Heterogenization of Ionic liquid Boosting Electrochemical Oxygen Reduction Performance of Co3O4 Supported on Graphene Oxide

材料科学 石墨烯 电化学 催化作用 化学工程 无机化学 离子键合 离子液体 氧化物 电化学能量转换 化学 协同催化 析氧 甲醇 纳米技术 电极 物理化学 离子 有机化学 工程类
作者
Wenlin Zhang,Shuangcheng Yang,Shao‐Tao Bai,Lu‐Hua Zhang,Yongkang Zhang,Fengshou Yu
出处
期刊:Chemcatchem [Wiley]
卷期号:13 (6): 1546-1551 被引量:7
标识
DOI:10.1002/cctc.202001912
摘要

Abstract Electrochemical oxygen reduction is essential for a variety of sustainable energy application technologies. The development of non‐noble metal based electrocatalysts with durable stability and lower overpotentials is still a challenge. According to the reaction mechanism, the difficulty is originated from large equilibrium potential for *OO − formation and high instability of it. Here, we synthesized a 2D electrocatalytic material with nano‐Co 3 O 4 supported on ionic liquid‐functionalized graphene oxide (Co 3 O 4 /IL−GO). Experimental results show the heterogenization strategy of IL enables anodic shifts of approximately 150 and 145 mV for the initial and half‐wave potentials, respectively, enabling Co 3 O 4 /IL−GO a comparable activity to the state‐of‐the‐art Pt/C catalyst. Moreover, Co 3 O 4 /IL−GO exhibits an excellent tolerance to methanol and superior long‐term stability over Pt/C making it a promising candidate for ORR in alkaline solutions. Theoretical calculations show the functionalized IL stabilizes the high‐energy Co−OO − intermediate through a strong pairing effect between the IL cation and the unstable *OO − adduct, and lowers the energy barrier for the subsequent Co−OOH formation, which enables the hybrid material a comparable activity and superior durability to Pt/C. To the best of our knowledge, this is the first exploration for heterogenization of IL onto electrode to stabilize crucial intermediates and subsequently boost the catalytic performance.

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