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ACS applied materials & interfaces2019Apr10Vol.11issue(14)

酸素進化反応のための優れた電気触媒としての固相剥離戦略に基づいて、制御された自己組織化NIFE層二重水酸化物/還元グラフェン酸化グラフェンナノハイブリド

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

効果的な酸素進化反応(OER)電気触媒として、層状の二重水酸化物(LDHS)は、実際の用途で多くの課題に直面しています。主な障害は、バルク材料がアクティブサイトの露出を制限することです。同時に、LDHSの導電率が低いことも重要な要因です。剥離は、LDHSの電気触媒特性を増やすための最も直接的で効果的な戦略の1つであり、多くの活性サイトの曝露につながります。ただし、LDHを安定した単層ナノシートに剥離するための効率的な剥離戦略を開発することは依然として困難です。したがって、NIFE LDHとグラフェン酸化物(GO)を単層ナノシートに剥離し、NIFE LDHとGOの角質除去比をそれぞれ角質除去し、GOは最大10 wt%に達するために、新しい効率的な固相剥離戦略を報告します。固相の剥離戦略に基づいて、Nife-LDH Nanosheets(Nife-Ldh-Ns)とGo Nanosheets(Go-NS)の間に動的な進化プロセスがあることを誤って発見し、新しいNife-LDH/Go Nanohybrids、I.E.、nife-ldh-nsは、go-nsで普及しているか、go-nsによく組織された立場、あるいは同時に普及している可能性があります。電気触媒OERプロパティテストの結果は、NIFE-LDH/GO-3(NFGO-3)ナノハイブリッドの還元処理によって得られたNIFE-LDH/RGO-3(NFRG-3)ナノハイブリッドが得られることを示しています。-GO-NSに組織化された立場は、アルカリ溶液中のOERの優れた電気触媒特性を持っています(273 mVの小さな過ポテンシャルと、現在の密度30 MA cm-2で49 mV DEC-1のタフェル勾配があります)。NFRG-3ナノハイブリッドのOERの優れた電気触媒特性は、多くのアクティブサイトを持つユニークな3次元アレイのような構造に起因する可能性があります。同時に、優れた導電率を持つグラフェン酸化グラフェン(RGO)は、電荷移動効率を改善し、ナノハイブリッドのOER特性を相乗的に改善することができます。

効果的な酸素進化反応(OER)電気触媒として、層状の二重水酸化物(LDHS)は、実際の用途で多くの課題に直面しています。主な障害は、バルク材料がアクティブサイトの露出を制限することです。同時に、LDHSの導電率が低いことも重要な要因です。剥離は、LDHSの電気触媒特性を増やすための最も直接的で効果的な戦略の1つであり、多くの活性サイトの曝露につながります。ただし、LDHを安定した単層ナノシートに剥離するための効率的な剥離戦略を開発することは依然として困難です。したがって、NIFE LDHとグラフェン酸化物(GO)を単層ナノシートに剥離し、NIFE LDHとGOの角質除去比をそれぞれ角質除去し、GOは最大10 wt%に達するために、新しい効率的な固相剥離戦略を報告します。固相の剥離戦略に基づいて、Nife-LDH Nanosheets(Nife-Ldh-Ns)とGo Nanosheets(Go-NS)の間に動的な進化プロセスがあることを誤って発見し、新しいNife-LDH/Go Nanohybrids、I.E.、nife-ldh-nsは、go-nsで普及しているか、go-nsによく組織された立場、あるいは同時に普及している可能性があります。電気触媒OERプロパティテストの結果は、NIFE-LDH/GO-3(NFGO-3)ナノハイブリッドの還元処理によって得られたNIFE-LDH/RGO-3(NFRG-3)ナノハイブリッドが得られることを示しています。-GO-NSに組織化された立場は、アルカリ溶液中のOERの優れた電気触媒特性を持っています(273 mVの小さな過ポテンシャルと、現在の密度30 MA cm-2で49 mV DEC-1のタフェル勾配があります)。NFRG-3ナノハイブリッドのOERの優れた電気触媒特性は、多くのアクティブサイトを持つユニークな3次元アレイのような構造に起因する可能性があります。同時に、優れた導電率を持つグラフェン酸化グラフェン(RGO)は、電荷移動効率を改善し、ナノハイブリッドのOER特性を相乗的に改善することができます。

Layered double hydroxides (LDHs), as an effective oxygen evolution reaction (OER) electrocatalyst, face many challenges in practical applications. The main obstacle is that bulk materials limit the exposure of active sites. At the same time, the poor conductivity of LDHs is also an important factor. Exfoliation is one of the most direct and effective strategies to increase the electrocatalytic properties of LDHs, leading to exposure of many active sites. However, developing an efficient exfoliation strategy to exfoliate LDHs into stable monolayer nanosheets is still challenging. Therefore, we report a new and efficient solid-phase exfoliation strategy to exfoliate NiFe LDH and graphene oxide (GO) into monolayer nanosheets and the exfoliating ratios of NiFe LDH and GO can reach up to 10 and 5 wt %, respectively. Based on the solid-phase exfoliation strategy, we accidentally discovered that there is a dynamic evolution process between NiFe-LDH nanosheets (NiFe-LDH-NS) and GO nanosheets (GO-NS) to assemble new NiFe-LDH/GO nanohybrids, i.e., NiFe-LDH-NS could be horizontal bespreading on GO-NS or well-organized standing on GO-NS, or both simultaneously. The electrocatalytic OER property test results show that NiFe-LDH/RGO-3 (NFRG-3) nanohybrids obtained by the reduction treatment of NiFe-LDH/GO-3 (NFGO-3) nanohybrids, in which NiFe-LDH-NS are well-organized standing on GO-NS, have excellent electrocatalytic properties for OER in an alkaline solution (with a small overpotential of 273 mV and a Tafel slope of 49 mV dec-1 at the current density of 30 mA cm-2). The excellent electrocatalytic properties for OER of NFRG-3 nanohybrids could be attributed to the unique three-dimensional arraylike structure with many active sites. At the same time, reduced graphene oxide (RGO) with excellent conductivity can improve the charge-transfer efficiency and synergistically improve OER properties of nanohybrids.

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