氧化锰电催化析氧反应及其电极界面特性

摘要

析氧半反应是速控步骤。氧化锰(MnO_(x))具有多价态,可形成多个子步骤降低活化能。二氧化钛(TiO_(2))是抗氧化性半导体。考察两种氧化锰催化剂析氧性能,即滑动弧等离子体合成MnO_(x)(pM)和商业化(cM),与商业化TiO_(2)(cT)比较。通过理想极化电极系统(IPE)解析,表达电极界面特性,揭示三相界面与活性的关联。结果表明:对两种MnO_(x)催化剂,pM比cM性能更优。碱性环境中,前者起始电位低180 mV,Tafel斜率近半。酸性中,均表现阶跃式极化,析氧性能相近。cM比cT催化剂析氧性能更优,起始电位低420 mV。溶液电阻Rs与活性变化趋势一致。对相同催化剂,考察I/C、担量、单双层结构,电容压降占比fCd与活性一致。对不同催化剂,考察cM,cT或pM,cM,fCd与活性不一致,这与多价态锰参与非法拉第过程有关。