在SiVOC陶纳米复合材料中不同长度尺度的结构变化对氧降低反应的电催化性能的影响
Kousik Papakollu1,2, Aman Bhardwaj3, Emanuel Ionescu2,4
1Laboratory for High Performance Ceramics, Department of Metallurgical and Materials Engineering, Indian Institute of Technology Madras (IIT Madras), Chennai 600036, India.
ACS applied materials & interfaces
|July 13, 2023
概括
使用聚合物衍生陶合成的化碳 (VC) 纳米复合材料,显示出增强的氧降解反应 (ORR) 催化效率. 通过热处理进行微结构调整,优化VC/SiOC接口和自由碳导电性,以获得卓越的ORR性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 聚合物衍生陶 (PDC) 提供精确控制多孔纳米复合材料合成.
- 定制前陶聚合物化学可以在分子尺度上进行微观结构调整.
- 基于的材料被探索为氧减少反应 (ORR) 的催化剂.
研究的目的:
- 为了合成基于的纳米复合材料作为ORR催化剂.
- 研究微观结构变化对催化效率的影响.
- 为了将结构性质与电催化性能相关联.
主要方法:
- 一个单源前体 (SSP) 的合成通过交联聚和乙烯基酸盐.
- 在1100°C的SSP的热解,然后进行高温处理 (>1300°C).
- 使用拉曼光谱和电化学测试 (ORR) 进行表征.
主要成果:
- 在1300°C以上的温度下进行热处理,诱导VC和β-SiC的结晶,与分离的自由碳.
- 在1300°C处理的样本具有很高的特定表面积 (239 m2/g).
- 这个样本显示了最佳的ORR性能:0.81V的开始电位 (E0),0.72V的半波电位 (E1/2),57mV/dec的Tafel斜率和3.7mA/cm2的扩散有限电流密度 (I<0xE1><0xB5><0xA2>).
结论:
- 通过V-C债券促进的VC和SiOC之间的最佳接口特性,增强ORR发病潜力.
- 自由碳连接VC晶体的高电子导电性改善了半波潜力和动力学.
- 增加的特定表面积有助于增强扩散限制电流密度.
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