等離子體處理LDH對(duì)NiCo氧化物析氧性能的影響

李國(guó)梁，王旭杰，方 晗，王升高，王戈明

等離子體化學(xué)與新材料湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢工程大學(xué)），湖北 武漢430205

析氧反應(yīng)（oxygen evolution reaction，OER）的緩慢動(dòng)力學(xué)特征嚴(yán)重制約了金屬-空氣電池、燃料電池等新能源器件的能量轉(zhuǎn)換效率［1-2］。貴金屬銥和釕的氧化物被認(rèn)為是在酸性和堿性溶液中性能最好的OER催化劑［3］，但由于貴金屬資源稀缺和成本高昂等原因無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用［4］。因此，開(kāi)發(fā)用于催化OER的高效率、低成本非貴金屬催化劑成為當(dāng)前一大研究熱點(diǎn)［5-6］。

鎳鈷氧化物及其衍生物作為具有潛力的電催化劑，由于其資源豐富、價(jià)格低廉且易于獲得而備受關(guān)注［7］。一般通過(guò)控制前驅(qū)體層狀雙金屬氫氧化物（layered double hydroxide，LDH）的形貌制備形貌不同的鎳鈷氧化物（如層狀［8］、棒狀［9］、球狀［10］等）。由于鎳鈷氧化物的形貌不同，其裸露的活性位點(diǎn)數(shù)量不一，因而析氧性能存在差別。

大多數(shù)鎳鈷氧化物是通過(guò)熱處理前驅(qū)體LDH的方法制備。然而，在高溫處理過(guò)程中，LDH會(huì)不可避免地發(fā)生團(tuán)聚［11］，使材料無(wú)法得到有利的形貌結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致OER催化活性降低。本研究充分利用等離子體的低溫特性，采用氬等離子體處理前驅(qū)體LDH，以緩解鎳鈷氧化物片層堆疊團(tuán)聚，進(jìn)而獲得更大的比表面積和豐富的孔結(jié)構(gòu)，改善了材料的OER催化性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料的制備

實(shí)驗(yàn)中使用的所有化學(xué)藥品均為分析純，去離子水電阻率為18.25 MΩ。將Co（NO3）2·6H2O（1 mmol）和Ni（NO3）2·6H2O（1 mmol）溶解在去離子水（60 mL）中，向上述溶液中緩慢滴加氨水至過(guò)量，30℃水浴下攪拌1 h后升溫至80℃，直至過(guò)量的氨水蒸發(fā)后自然冷卻至室溫。……