設(shè)計高性價比、高活性和耐用的鉑基電催化劑是電化學(xué)析氫反應(yīng)中的一項重要挑戰(zhàn)。這里，先從簡易的溶劑熱工藝獲得的氧化鎢/還原氧化石墨烯氣凝膠作為載體，隨后電化學(xué)沉積鉑納米粒子，開發(fā)了具有優(yōu)異的HER活性和耐久性的低鉑復(fù)合氣凝膠(LPWGA)電催化劑 (Pt含量僅有0.8 wt%)。其中，WGA載體具有豐富的氧空位和分級孔結(jié)構(gòu)，既有利于Pt納米粒子的錨定，又能提供連續(xù)的傳質(zhì)和電子轉(zhuǎn)移通道，和調(diào)節(jié)Pt表面的電子態(tài)，這一系列優(yōu)勢賦予LPWGA高的HER活性及耐久性。即使在0.81μg
Pt·cm-2的低負載量下，LPWGA也表現(xiàn)出高的HER活性，在10 mA·cm-2電流密度下僅需要過電位42 mV，此外還顯示出優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性。LPWGA具有較低的Tafel斜率(30 mV dec-1)，在η = 50 mV下周轉(zhuǎn)頻率為29.05 s-1，遠優(yōu)于商用Pt/C的性能。這項工作為設(shè)計高性能的低鉑電催化劑提供了一種新的策略。
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Figure 1. 合成WGA和LPWGA樣品的示意圖。
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Figure 2. a)三維多孔WGA的SEM圖像。b）WGA的TEM圖像。c)不同樣品的XRD圖。紅線屬于Pt的PDF #04-0802，黑線屬于WO3的PDF #85-2459。d）LPWGA和WGA的EPR表征。e)具有鉑納米粒子尺寸分布的TEM圖像。f）高分辨率TEM圖像，插圖是通過快速傅里葉變換分析得到的衍射圖。
Figure 3．LPWGA樣品的HAADF-STEM圖像和EDX元素分布情況（包括Pt，W，C，O，以及Pt和W元素的疊加）。
Figure 4．a(chǎn))不同電極材料在0.5 M H2SO4電解液中的極化曲線；b)塔菲爾斜率，c)不同過電位下的質(zhì)量活性比較，以及d)EIS圖，插圖是它們的放大高頻區(qū)域；e) 10000 圈CV掃描前后的HER極化曲線對比。f)計時電位測試。
該研究工作由中山大學(xué)劉衛(wèi)教授課題組于2021年發(fā)表在Small期刊上。原文：Tungsten Oxide/Reduced Graphene Oxide Aerogel with Low-Content Platinum as High-Performance Electrocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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