钴及其氧化物纳米颗粒镶嵌氮掺杂碳纳米阵列的电催化水解性能研究

摘要：金属有机物框架(MOFs),特别是其衍生物,因其高比表面积的多孔结构,在能量存储与转换领域表现出极大的应用前景.本文以三维(3D)柔性高导碳布(CarbonCloth/CC)为衬底,Co-MOF(ZIF-67)为前驱体得到钴/钴氧化物纳米颗粒(Co-ONPs)镶嵌的氮掺杂碳纳米阵列结构(Co-O/NC).常温溶液生长在CC上得到均匀的ZIF-67纳米棒阵列(NRAs),经由Ar/H2还原成CoNPs镶嵌的中空的NC阵列结构(Co/NC),再由空气退火处理活化得到Co-O/NC,并直接用作碱性双功能电化学全水解电极.在1mol/L的KOH电解液中,Co-O/NC样品的HER性能相对较好,源于其相对较高的动力学性能、较小的电荷转移电阻,以及较多的活性位参与到HER过程中.而对于OER性能,Co/NC则表现稍好,因为Co-O/NC在预氧化过程形成更稳定的Co-O键,不便于OER中间体的有效吸附与解吸附.本项工作为NPs镶嵌的中空纳米阵列结构的设计,以及在其基础之上高维度复合结构的构建,高性能电化学和柔性多功能器件的设计制备提供了良好的实例.