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导电金属-有机骨架赋予La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3钙钛矿氧化物纳米纤维的高效析氧作用
2020/1/14 11:35:47 易丝帮

DOI:10.1016/j.electacta.2020.135638

寻找低成本、地球上含量丰富且生态友好的高效、稳定的电催化剂,对于电化学能源系统的大规模应用具有重要意义。在此,提出了一种可行的策略来促进La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3(LSCF)钙钛矿氧化物的析氧反应(OER)动力学,通过静电纺丝将Ni3(HITP)2的导电金属-有机骨架(MOF)封装在表面,并进一步实施退火后处理。制备的La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3@Ni3(HITP)2(LSCF@Ni3(HITP)2)纳米纤维(NFs)表现出增强的OER性能和对OER的长期稳定性,在10 mA cm-2处可提供272 mV的低过电位,小的Tafel斜率低至95 mV dec-1。它优于原始的LSCF NFs(345 mV,188 mV dec-1)、裸Ni3(HITP)2(378 mV,197 mV dec-1),以及最先进的RuO2(314 mV,129 mV dec-1)。先进的OER活性主要是由于独特的一维纳米纤维结构和耦合导电MOF的协同作用,使其具有本征导电性、快速的电荷转移动力学和良好的传质性能。该方法意味着在探索高效水氧化的钙钛矿氧化物基催化剂的道路上迈出了坚实的一步。


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图1.La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 纳米纤维和La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3@Ni3(HITP)2 纳米纤维合成过程的示意图。


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图2.(a)LSCF、Ni3(HITP)2和LSCF@Ni3(HITP)2-2的XRD图谱。(b)LSCF纳米纤维和(c)LSCF@Ni3(HITP)2-2 纳米纤维的FESEM图像。(d)LSCF@Ni3(HITP)2-2的TEM图像。(e)LSCF@Ni3(HITP)2-2的HRTEM图像。(f)LSCF@Ni3(HITP)2-2的SAED模式。(g〜n)LSCF@Ni3(HITP)2-2的HAADF-TEM图像和相应的元素映射图像。


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图3.(a)LSCF@Ni3(HITP)2-2的Co 2p、(b)Fe 2p和(c)La 3d和Ni 2p,(d)LSCF和LSCF@Ni3(HITP)2-2的O 1s XPS光谱。


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图4.(a)LSCF、Ni3(HITP)2、LSCF@Ni3(HITP)2-1、LSCF@Ni3(HITP)2-2、LSCF@Ni3(HITP)2-3、LSCF@ Ni3(HITP)2-4和RuO2在O2饱和的1 M KOH水溶液中以1600 rpm的LSV曲线。(b)在10 mA cm-2处催化剂的超电势直方图。(c)相应的Tafel图。(d)电流密度与扫描速率的关系图显示了双层电容的提取。(e)催化剂的奈奎斯特图。(f)LSCF@Ni3(HITP)2-2在10 mA cm-2处的计时电位测量。f的插图是12h稳定性测试前后LSCF@Ni3(HITP)2-2的LSV曲线。


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