這里,通過測量氧化鈷(Co3O4)薄納米片上單層石墨烯的電化學性能,研究了石墨烯的吸收特性(從相鄰材料中)。在此組件中,電化學反應期間單層石墨烯充當界面層,可抑制實際電活性物質(zhì)與電解質(zhì)的直接接觸。結(jié)果表明,雖然石墨烯是電化學惰性的,但當它放置在Co3O4納米片上時,也能夠催化氧析出反應(OER)。該石墨烯覆蓋的Co3O4模型體系顯示出與Co3O4相似的電化學性能,表明金屬氧化物的電化學性質(zhì)可以完全轉(zhuǎn)移到石墨烯?;诿芏确汉碚摚―FT)計算,可以知道石墨烯與Co3O4之間的電荷轉(zhuǎn)移是石墨烯由惰性轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚晕镔|(zhì)的關鍵因素。
Figure 1. (a)G/Co3O4的光學照片,Co3O4納米片視為暗點分布在整個基底上,石墨烯轉(zhuǎn)移至基底頂部,其中虛線分割了石墨烯覆蓋與未覆蓋兩部分,插圖是幾何結(jié)構示意圖,(b)電化學池中工作電極的層組裝示意圖。
Figure 2. (a)G/Co3O4 (紅線), Co3O4 (黑線),石墨烯 (藍線) 和bi-G/Co3O4工作電極在0.1 M KOH水溶液中的線性掃描伏安(LSV)曲線(掃速為5 mV s-1),可以看出G/Co3O4與Co3O4呈現(xiàn)出相似的OER活性,插圖是相應的放大圖,(b)G/Co3O4的電荷分布計算頂視圖和側(cè)視圖。
Figure 3.(a)G/Co3O4在不同電位下的自由能圖(對于OER),(b)石墨烯在不同電荷水平,OER幾分步以及相應OER過電位的自由能,(c)石墨烯在不同電位下的自由能圖(對于OER),(d)對于G/Co3O4和帶電荷的石墨烯,過電位與吸附自由能差值(OH* 和 OOH*之間)的OER火山圖。
該研究工作由美國萊斯大學Pulickel M. Ajayan課題組于2019年發(fā)表在Carbon期刊上。原文:Graphene as an electrochemical transfer layer(Carbon 141 (2019) 266e273)