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Vali-e-Asr University of Rafsanjan的Parisa Salarizadeh課題組--MgCo2O4在還原氧化石墨烯上的分級納米結構作為甲醇電氧化的高性能催化劑
       一種花狀的二元過渡金屬氧化物,以MgCo2O4的形式被成功合成,并通過 XRD 和拉曼光譜以及 SEM 和 TEM 進行了研究。制備了MgCo2O4與還原氧化石墨烯 (rGO) 的混合物,以區分富含 rGO 和不含 rGO 的催化劑,以用于直接甲醇燃料電池 (DMFC) 陽極(甲醇電氧化工藝)的潛在應用。由于鎂和鈷氧化物的接近,以及它們在 rGO 上的雜化,產生的協同效應使 MgCo2O4-rGO成為 DMFC 應用中陽極電極的高效低成本催化劑。EIS、CV、LSV 測試和MgCo2O4-rGO在2000個連續CV循環中的循環穩定性證實了 rGO 在催化劑結構中的關鍵作用。最后,單電池測試表明我們提出的催化劑適用于 DMFC 的實際應用。事實上,單電池極化圖顯示,與基于 MgCo2O4 的陽極(11 mW cm-2)相比,基于MgCo2O4-rGO的陽極的單電池功率密度(19 mW cm-2)顯著提高。
 
 
Figure 1. 花狀MgCo2O4 (a)、rGO納米片 (b) 和MgCo2O4-rGO (c) 的SEM圖像、MgCo2O4-rGO的EDX圖譜 (d) 和MgCo2O4 (e) 和MgCo2O4-rGO (f) 的TEM圖像。
 
 
Figure 2. (a) 碳布、MgCo2O4和MgCo2O4-rGO在2 M KOH下的CV曲線;(b) 不同甲醇濃度下和(c)在不同掃描速率下,MgCo2O4-rGO的CV曲線(插圖是電流密度與掃描速率的平方根);(d) 以及MgCo2O4和MgCo2O4-rGO在 1 M 甲醇和 2 M KOH 溶液中CV 曲線的比較。
 
 
Figure 3. MgCo2O4-rGO在不同溫度下的 LSV 曲線 (a)、電流密度對溫度 (b);MgCo2O4-rGO在不同溫度下的 EIS 圖 (c) 以及相關等效電路(d)。
 

Figure 4. MgCo2O4-rGO的第 1 次和第 2000 次 CV 循環 (a),MgCo2O4-rGO的電流密度與循環次數 (b),以及MgCo2O4和MgCo2O4-rGO催化劑的 LSV 曲線 (c) 和相關的 Tafel 圖。
 

Figure 5. MgCo2O4和MgCo2O4-rGO在 0.35 V 恒定電位下 2000 s 的計時電流曲線 (a),以及基于單電池的MgCo2O4和MgCo2O4-rGO陽極,在1 M 甲醇中的極化曲線 (b)。
 
       相關研究成果于2021年由Vali-e-Asr University of Rafsanjan的Parisa Salarizadeh課題組,發表在Ceramics International(https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.02.182)上。原文:Hierarchical nanostructures of MgCo2O4 on reduced graphene oxide as a high-performance catalyst for methanol electro-oxidation。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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