ZIF-67衍生CoP/Co@NPC电催化剂的制备及其电催化性能研究

发布时间：2024-02-15 16:50

　　在苯甲醇体系中通过水热法合成了ZIF-67纳米晶体,将其作为前驱体模板通过不同温度的热处理得到氮掺杂的金属钴基多孔碳材料,即Co@NPC-X(X为热处理温度,℃,X=700、800、900),进一步对Co@NPC-800磷化处理得到CoP/Co@NPC-350复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射以及氮气等温吸脱附对样品的微观形貌、晶体结构以及比表面积及孔径分布进行表征和分析。采用线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)和计时电位法研究样品的析氧反应(OER)电催化性能和稳定性。结果表明,相比于Co@NPC-800,磷化后的CoP/Co@NPC-350的析氧反应(OER)电催化性能得到了很大的提升,甚至可与贵金属电催化剂RuO₂相比拟,在达到10 mA/cm²电流密度时的过电位仅为281 mV,且具有良好的稳定性。

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【部分图文】：

图1XRD图谱

图1(a)为合成的ZIF-67与根据晶体数据拟合的ZIF-67XRD图谱,可以看出二者的衍射峰几乎完全对应,说明成功合成了ZIF-67.图1(b)为Co@NPC-X的XRD图谱,可以看出不同热处理温度所制备的样品均在2θ=44.2°、51.5°、75.8°、92.2°及97....

图2SEM图像

图2为ZIF-67、Co@NPC-X和CoP/Co@NPC-350的SEM图像。图2(a)的SEM图像表明,所合成的ZIF-67为规则的多边形纳米颗粒,且粒径约为500nm.图2(b,c,d)可以明显看出,热处理温度对所得产物Co@NPC-X的形貌有重要影响。当热处理温度为70....

图3TEM图像

为了进一步确定产物的微观形貌,采用透射电镜(TEM)进行了表征。从图3(a)低倍TEM图可以看出,大量直径小于100nm的纳米颗粒均匀地分散在热解后形成的无定型碳结构中。从图3(b)HRTEM图可以看出Co@NPC-800由暴露的金属钴纳米颗粒和无定型碳包覆的金属钴纳米颗粒组成....

图4Co@NPC-X的氮气吸脱附曲线及其孔径分布

图4为三种产物Co@NPC-X的氮气等温吸脱附曲线和相应的孔径分布图。实验测得三种产物的BET比表面积分别为230.28、285.29和259.40m2/g,大的比表面积能够暴露更多的催化活性位点,进而提高电催化剂的催化性能。图4(a)表明Co@NPC-X均属于IUPAC分类中....

本文编号：3900021