الکتروکاتالیست نوآوری شده بر پایه گرافن سه بعدی و فلزات واسطه برای آب‌شکافت

واکنش تولید اکسیژن در فرآیند آب‌شکافت عمدتاً به وسیلة فلزات گرانبها انجام می‌شود. اما گران قیمت بودن ، عدم پایداری کافی در محیط‌های شیمیایی و همچنین عدم گزینش پذیری مناسب سبب تلاش پژوهشگران برای یافتن جایگزین مناسبی برای این مواد شده است. در این پژوهش، برای رفع این مشکلات، الکتروکاتالیستی بر پایه گرافن سه بعدی با فلزات واسطه (نیکل و کبالت) ارائه شده است. از ویژگی‌های این الکتروکاتالیست می‌توان به سطح ویژه بالا ناشی از حضور گرافن سه بعدی و نانومیله‌های نیکل-کبالت، ترکیب مناسب نیکل-کبالت و اتصال خوب بین گرافن سه بعدی و مکان‌های فعال کاتالیستی در ساختار نانومیله‌های نیکل-کبالت برای انجام واکنش آزادسازی اکسیژن اشاره کرد. برای افزایش هر چه بیشتر خاصیت کاتالیستی، فرآیند سولفوره کردن بر روی این الکترود انجام گرفت. حضور گوگرد سبب ایجاد عیوب ساختاری و افزایش مکان‌های کاتالیستی و در نتیجه افزایش خواص الکتروکاتالیستی برای تولید اکسیژن شد. این الکترود در فرآیند آب‌شکافت الکتروشیمیایی در محیط سود یک مولار، بیش پتانسیل پایین 350 میلی‌ولت برای بدست آمدن دانسیته جریان 20 میلی‌آمپر بر سانتی‌مترمربع را نشان داد. همچنین پایداری بالا و مقاومت نفوذی پایین این الکتروکاتالیست در آزمون کرنوآمپرومتری و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بدست آمد که موید خواص مناسب این محصول برای تولید اکسیژن است.

a novel electrocatalyst based on three-dimensional graphene and transition metals for water splitting

oxygen evolution reaction (oer) is one the most important half reactions in water splitting process, which is generally done by precious metals. these metals suffer from high cost, low stability in chemical environments and low selectivity toward oer. herein, we present an electrocatalyst based on three-dimensional graphene (3dg) and transition metals (nickel and cobalt). this electrocatalyst exhibits high surface area due to the presence of 3dg and ni-co nanorods, proper structure and composition of ni-co and well-bonding between ni-co and 3dg. in order to improve catalytic activity, the synthesized ni-co, has been subjected to sulfurization via solvothermal process. sulfurization can increase structural defects resulted in increasing active sites for oer. this electrode exhibited high performance for oer in naoh (1 m) showing the overpotential of as low as 350 mv for 20 ma cm-2. also, long term stability and low diffusional resistance have showed by chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy analyses which evidenced proper catalytic activity of the as-obtained electrocatalyst toward oer.