Co3O4纳米片通过两步两电子过程完成高性能的电催化分解水制氧

摘要

电催化分解水是当今解决环境问题和能源问题最有可能的途径之一,而由于制氧过程由于其复杂的电子转移过程为其中的热力学迟滞步骤在近年来引起了重视.利用界面诱导组装方法制备了由小尺寸纳米粒子组装成的Co3O4纳米薄片.该纳米片拥有较大的比表面积和电化学活性比表面积,低的结晶度,表现出很高的电催化分解水制氧活性.根据B-V方程计算出反应的电子转移数,结合旋转环盘电极测试,推断Co3O4纳米薄片的析氧过程经历了两个两电子过程:2OHads→2Oads→OOHads→O2ads.在第一个两电子过程中,OH-生成OOHads;在第二个电子过程中,生成的OOHads继续被CoⅢ/CoⅣ快速分解成O2.这一结果很好的解释了铁系过渡金属催化剂同时具有较高的催化电流密度和塔菲尔斜率这一矛盾现象.