Pd和Ru分别修饰Co_(3)O_(4)催化剂的制备及其高效氧催化性能研究

作     者：马英军 马传利 徐金晓 王琳 龚良玉 王杰 Ma Yingjun;Ma Chuanli;Xu Jinxiao;Wang Lin;Gong Liangyu;Wang Jie

作者机构：青岛农业大学化学与药学院青岛266109 

出 版 物：《稀有金属》 (Chinese Journal of Rare Metals)

年 卷 期：2023年第47卷第12期

页      面：1716-1725页

核心收录：

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(22202114) 山东省自然科学基金青年基金项目(ZR2022QB028) 中国博士后科学基金面上项目(2021M701694) 江苏省博士后科研基金项目(1006-YBA21038)资助 

主　　题：Pd/Ru修饰Co_(3)O_(4) 氧还原反应 氧析出反应 锌-空气电池(ZABs) 

摘      要：氧催化反应是决定燃料电池和金属-空气电池性能的重要组成部分,然而其反应的动力学滞后性严重制约着电池的发展。为改善氧催化性能,提出原位贵金属修饰策略,分别构筑了Pd修饰Co_(3)O_(4)(Pd-Co_(3)O_(4))和Ru修饰Co_(3)O_(4)(Ru-Co_(3)O_(4))催化剂。两种催化剂表现出独特的多孔结构,且实现了Pd/Ru纳米颗粒的高界面分散,有效提高了催化剂的传质和电化学活性面积,氧催化反应动力学得到了显著改善。此外,Pd-Co_(3)O_(4)的氧还原半波电位高达0.92 V,Ru-Co_(3)O_(4)在10 mA·cm^(-2)电流密度下的析氧电位低至1.55 V,表现出了优异的氧催化性能。基于Pd-Co_(3)O_(4)优异的氧还原催化性能和Ru-Co_(3)O_(4)优异的氧析出催化性能,将二者进行复合作为锌-空气电池(ZABs)氧电极的催化剂层。结果表明,复合催化剂组装的ZABs表现出了优异的电池性能,峰值功率密度高达118.5 mW·cm^(-2),优于Pt/C+RuO2复合催化剂。所报道的贵金属表面修饰策略为制备高贵金属利用率材料以及改善催化剂氧催化性能提供了新的思路方法。