MnO2-C復(fù)合電極的制備及其析氧催化性能的研究.pdf

1、氫能是世界公認(rèn)的清潔能源，它作為低碳和零碳能源正受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。水電解制氫是工業(yè)上最重要的制氫方法之一，但其較高的陽(yáng)極過(guò)電位導(dǎo)致電解過(guò)程效率較低、電解水能耗較大，因此研究和開(kāi)發(fā)高性能陽(yáng)極材料，降低析氧過(guò)電位是降低電解水能耗的關(guān)鍵。
　　本文通過(guò)循環(huán)伏安法和恒電位法在0.1 M Na2SO4+0.1 M Mn(CH3COO)2電解液中，于石墨電極表面沉積MnO2薄膜，并采用掃描電子顯微鏡(SEM)及原子力顯微鏡(AFM)對(duì)鍍

2、層形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明:采用恒電位法能夠在石墨基體表面得到蜂窩狀的均勻MnO2鍍層;MnO2沉積量約為94.5μg·cm-2時(shí)，MnO2/C復(fù)合電極具有較好的析氧性能;在恒電位電解水后，由于MnO2對(duì)石墨基體的保護(hù)作用而使復(fù)合電極具有較低的CO2析出率。
　　采用穩(wěn)態(tài)極化曲線和交流阻抗譜研究pH=13 NaOH電解液中OH-在石墨電極及MnO2/C復(fù)合電極上的析氧反應(yīng)過(guò)程并計(jì)算其動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明OH-在兩種電極上的氧化反應(yīng)均

3、受電荷傳遞速率控制。通過(guò)對(duì)穩(wěn)態(tài)極化曲線的擬合結(jié)果可知:石墨電極析氧過(guò)程的Tafel斜率在低電位時(shí)為27 mV·dec-1，在高電位時(shí)為89 mV·dec-1; MnO2/C復(fù)合電極析氧過(guò)程的Tafel斜率在低電位時(shí)為27 mV·dec-1，在高電位時(shí)為79 mV·dec-1;MnO2/C復(fù)合電極Tafel斜率較小說(shuō)明其極化電阻較小。通過(guò)對(duì)阻抗譜擬合數(shù)據(jù)的計(jì)算可知，石墨電極析氧反應(yīng)電荷傳遞電阻R。t，0為2.8×104Ω·cm2，交換電流