用于氧析出反应催化的电沉积锰氧化物在循环伏安过程中的可逆与不可逆过程
材料科学
2020-10-15 v1 化学物理
摘要
在种类繁多的氧析出反应（OER）电催化剂中，锰氧化物因其低毒性、高丰度和丰富的氧化还原化学而多年来备受关注。尽管以往许多研究聚焦于这些材料的活性，但从科学视角和应用角度而言，更好地理解与活化或降解相关的材料转变都是极为必要的。我们从碱性溶液中电沉积了无长程有序的含Na的MnOx，并通过循环伏安法、扫描电子显微镜以及Mn-K和Mn-L边的X射线吸收光谱来研究这些方面。基于扩展X射线精细结构的拟合，原始薄膜被归属为层状共边Mn3+/4+氧化物，其Mn-O键长主要为1.87 Å，部分为2.30 Å，Mn-Mn键长为2.87 Å。在OER起始前电压下，电流随循环次数的衰减遵循具有三个不同指数的幂律，且Tafel斜率在100次循环后从186 ± 48降至114 ± 18 mV dec-1，我们结合未反应中间体的表面覆盖对此进行了解释。死后的显微分析与Mn-K边体相光谱显示微观结构、体相局域结构或体相Mn价态均未改变。然而，MnOx的表面区域氧化为Mn4+，这与文献一致，解释了电流的降低。令人惊讶的是，我们发现MnOx在开路（OC）下放置30 min后发生再活化，此时电流以及Tafel斜率均增大。OC期间的再活化过程至关重要，因为在将电催化剂与太阳能等间歇性电源耦合以实现可持续能源生产时，OC不可避免。
引用
@article{arxiv.2010.06957,
title = {Reversible and irreversible processes during cyclic voltammetry of an electrodeposited manganese oxide as catalyst for the oxygen evolution reaction},
author = {Javier Villalobos and Ronny Golnak and Lifei Xi and Götz Schuck and Marcel Risch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.06957},
year = {2020}
}
备注
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