Mn掺杂Co氧化物用于碱性氧还原与氧析出反应双功能催化剂

摘要

寻找具有氧还原(ORR)/氧析出(OER)双功能活性的非贵金属催化剂是突破可再生能源装置材料瓶颈的关键,本研究基于简单水热法对Co-Mn氧化物的有效制备途径进行探讨,并分析其性能与双金属成分、多价态、晶体结构间的关系.当Co/Mn摩尔比为3或2时,可以得Mn掺杂的单一立方晶相结构.XPS分析发现Mn的加入不仅作为活性位点,并且可以有效调控Co的电子结构,提供了更多活性更优的Mn3+及Co3+离子,从而提升了电催化性能.通过比较发现,Co0.75 Mn0.25 O具有最佳的ORR及OER催化活性,其ORR的半波电势(E1/2)为0.73 V,电流密度10 mA·cm-2时的OER超电势(ηOER)为469 mV,OER与ORR电势差ΔE为0.97 V,相对于单金属CoO有明显提升(E1/2为0.61 V,ηOER为503 mV).