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氮掺杂石墨烯负载锰酸钴纳米颗粒(CoMn_(2)O_(4)/N-rGO)复合材料的制备及其氧还原催化性能的研究 被引量:3

Preperation and properties of nitrogen-doped graphene supported CoMn_(2)O_(4) nanopaticles as an efficient catalyst for oxygen reduction reaction
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摘要 采用两步水热法制备了氮掺杂石墨烯负载的尖晶石型锰酸钴纳米颗粒(CMO/N-rGO)复合材料。利用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂材料进行物性表征,并在旋转圆盘电极装置上采用循环伏安、线性扫描伏安和阻抗测试对催化剂材料的电化学性质进行研究。该材料在碱性介质中表现出优异的氧还原催化活性和稳定性,并按照四电子反应路径进行催化反应。与氮掺杂石墨烯和锰酸钴纳米颗粒相比,CMO/N-rGO具有更正的起始电位、半波电位和更大的极限扩散电流,表现出有更高的催化活性,这可归因于氮掺杂石墨烯良好的导电性能、高的比表面积,氮元素的掺杂作用以及锰酸钴与氮掺杂石墨烯之间的协同作用。 Nitrogen doped graphene supported spinel cobalt manganate nanoparticles(CMO/N-rGO)composites were prepared by a two-step hydrothermal method.A scanning electron microscope(SEM),X-ray diffraction spectrum(XRD),transmission electron microscopy(TEM),Raman spectroscopy(Raman)and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)are used to characterize the catalyst meterials,and the electrochemical properties of the catalyst material are studied by rotating disk electrode and impedance test.The material exhibits excellent catalytic activity and stability for oxygen reduction in alkaline media,and carries out the catalytic reaction according to the four-electron reaction path.Compared with nitrogen-doped graphene and cobalt manganate nanoparticles,CMO/N-rGO has a more positive onset potential,half-wave potential and limiting diffusion current,showing higher catalytic activity,which can be attributed to nitrogen-doped graphene has good electrical conductivity,high specific surface area,the role of nitrogen and the synergy between cobalt manganate and nitrogen-doped graphene.
作者 陈志城 赵念 刘易斯 CHEN Zhi-cheng;ZHAO Nian;LIU Yi-si(Institute for Advanced Materials, Hubei Normal University, Huangshi 435002,China)
出处 《湖北师范大学学报(自然科学版)》 2022年第2期35-42,共8页 Journal of Hubei Normal University:Natural Science
基金 国家自然科学基金青年项目(22008058) 湖北省自然科学基金项目(2019CFB364)。
关键词 锰酸钴 氮掺杂石墨烯 复合材料 氧还原反应 电催化 cobalt manganate N-rGO composite material ORR electrocatalysis
作者简介 陈志城(1995—),男,湖北十堰人,在读硕士研究生,研究方向为电催化、金属空气电池;通讯作者:刘易斯(1987—),女,湖北黄石人,博士,湖北省楚天学子,硕士生导师,副教授,研究方向为电催化和金属空气电池研究,E-mail:yliu88@hbnu.edu.cn.
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