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Reduced Mesoporous Co3O4 Nanowires as Efficient Water Oxidation Electrocatalysts and Supercapacitor Electrodes

材料科学 纳米线 超级电容器 电化学 分解水 化学工程 电极 纳米技术 介孔材料 电催化剂 催化作用 物理化学 化学 生物化学 光催化 工程类
作者
Yongcheng Wang,Tong Zhou,Kun Jiang,Peimei Da,Peng Zheng,Jing Tang,Biao Kong,Wen‐Bin Cai,Zhongqin Yang,Gengfeng Zheng
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:4 (16) 被引量:975
标识
DOI:10.1002/aenm.201400696
摘要

While electrochemical water splitting is one of the most promising methods to store light/electrical energy in chemical bonds, a key challenge remains in the realization of an efficient oxygen evolution reaction catalyst with large surface area, good electrical conductivity, high catalytic properties, and low fabrication cost. Here, a facile solution reduction method is demonstrated for mesoporous Co 3 O 4 nanowires treated with NaBH 4 . The high‐surface‐area mesopore feature leads to efficient surface reduction in solution at room temperature, which allows for retention of the nanowire morphology and 1D charge transport behavior, while at the same time substantially increasing the oxygen vacancies on the nanowire surface. Compared to pristine Co 3 O 4 nanowires, the reduced Co 3 O 4 nanowires exhibit a much larger current of 13.1 mA cm ‐2 at 1.65 V vs reversible hydrogen electrode (RHE) and a much lower onset potential of 1.52 V vs RHE. Electrochemical supercapacitors based on the reduced Co 3 O 4 nanowires also show a much improved capacitance of 978 F g ‐1 and reduced charge transfer resistance. Density‐functional theory calculations reveal that the existence of oxygen vacancies leads to the formation of new gap states in which the electrons previously associated with the Co‐O bonds tend to be delocalized, resulting in the much higher electrical conductivity and electrocatalytic activity.
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