氧化石墨烯生长钨基氧化物酸环境电催化析氢

来源：精细化工杂志2022年第2期北京时间：

作者：张凯

摘要：为了解决商用铂碳电极在电催化析氢反应（HER）领域生产成本高、催化剂使用周期短等问题，利用磷钨酸提供钨源，以单层氧化石墨烯（GO）作为载体，引入利于电子传输轨道的碳纳米管（CNTs），通过一步水热法和空气中煅烧制备得到WO3-rGO-CNTs纳米异质结电催化剂。利用FT-IR、XRD、XPS、TG、SEM、EDAX、TEM和BET对WO3-rGO-CNTs的化学结构和物理形貌进行了表征。结果表明，在单层GO表面均匀生长WO3晶体，并引入CNTs后，纳米异质结WO3-rGO-CNTs在酸性电解质中表现出优异的HER催化活性。利用线性伏安法（LSV）和循环伏安法（CV）对WO3-rGO-CNTs进行HER测试，当电流密度为10 mA/cm2时，其过电势为218 mV；塔菲尔斜率为130.5 mV/dec。当过电势为-0.5 V vs. RHE时，其阻抗值为8.2 Ω。同时，WO3-rGO-CNTs纳米异质结可以在218 mV（电流密度为10 mA/cm2）过电势下，保持50 h的稳定性和耐久性；其双层电容值为1.2 mF/cm2。电化学数据表明，WO3与GO和CNTs间由于异质结构的存在，产生了协同效应：GO为WO3晶体提供了广阔的金属反应活性位点，而CNTs则提供了利于电子传输的活性轨道。

关键词：电催化产氢;单层氧化石墨烯;纳米异质结;电催化活性;协同效应

基金资助：国际交流合作项目(BX 2019018)；2018年度江苏省研究生培养创新工程项目(KYCX18_1810)