气凝胶材料在线
研究内容
近日，材料科学与工程学院崔升院长/教授团队的吴晓栋副教授在气凝胶电催化析氧（OER）方面取得新突破，制备的rGO/CoFe2O4气凝胶表现出优异的OER性能，其过电位325 mV，塔菲尔斜率低至63.02 mV/dec。相关研究成果发表在国际著名期刊《Carbon》上。
利用电解水制氢是实现能源可持续发展的一条极具应用前景的策略，其阴极区HER反应较为容易，但其阳极区OER反应是典型的四电子-质子耦合传递过程，存在动力学缓慢的问题，严重制约电解水效率。目前，传统的贵金属Ru，Pt和Ir及其氧化物和合金材料，具有较高的OER活性，但成本高昂、稳定性较差，使其在大规模应用中受到极大限制。因此，通过设计一种低成本、高催化活性和稳定性的非贵金属电催化材料是解决该问题的关键。
为此，南京工业大学材料学院吴晓栋副教授课题组采用水热自组装、结合冷冻干燥和高温退火工艺制备了CoFe2O4尖晶石锚定的还原氧化石墨烯（rGO/CoFe2O4）气凝胶电催化材料。该材料具有典型的气凝胶介孔和三维纳米网络结构，由20-50 nm的CoFe2O4纳米颗粒和还原氧化石墨烯片层结构组成，具有较大的比表面积（57.24 m2/g）。在碱性条件下，过电位为325 mV，塔菲尔斜率低至63.02 mV/dec，质量活性高达30.6 A/g，并且显示出优异的电催化稳定性，在恒电流密度10 mA/cm2时，对应的电位在近40000 s内无明显变化。密度泛函理论计算结果表明，在四个基元反应中，从 *O到*OOH的转变为整个催化过程的速控步，CoFe2O4（100）晶面上的Fe位点是OER过程反应活性位点，本工作通过调控催化剂表面和*O中间体之间的结合强度有效提升了气凝胶材料的OER电催化活性。南京工业大学材料科学与工程学院吴晓栋副教授为本文的通讯作者，课题组硕士生刘流为论文的第一作者。
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