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Sulfonated reduced graphene oxide encapsulated perovskite-type ErCoFe oxide nanoparticles for efficient electrochemical water oxidation
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-12-02 , DOI: 10.1039/d4dt02569e Mehri Aligholivand, Zohreh Shaghaghi
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-12-02 , DOI: 10.1039/d4dt02569e Mehri Aligholivand, Zohreh Shaghaghi
Perovskite oxides play a vital role as electrocatalysts in water oxidation due to their flexible and unique electronic structures. In this work, Er-based perovskites ErCo1−xFexO3−δ (x = 0.0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, and 10) denoted as EC, ECF-0.9, ECF-0.7, ECF-0.5, ECF-0.3, and EF, respectively, are synthesized by the sol–gel method. Then, ECF-0.9 is supported on sulfonated reduced graphene oxide (S-rGO) by a hydrothermal method, with weight ratios of 1 : 1 and 3 : 1 of ECF/0.9 to S-rGO (shown as ECF-0.9/S-rGO(50%) and ECF-0.9/S-rGO(75%), respectively). The structural properties and the morphology of the synthesized materials are studied using a series of different techniques. The prepared perovskites are then used as electrode materials for electrochemical water oxidation. ECF-0.9 reveals better activity than pure EF, EC, and other perovskite oxides in terms of overpotential, Tafel slope, electrochemically active surface area (ECSA), and charge transfer resistance (Rct) values. Interestingly, when the optimized perovskite oxide catalyst ECF-0.9 is decorated on S-rGO sheets, the water oxidation activity is significantly improved. ECF-0.9/S-rGO(75%) exhibits superior activity for water oxidation with an overpotential of 290 mV@10 mA cm−2 and a Tafel slope of 41 mV dec−1. Finally, overall water splitting with ECF-0.9/S-rGO(75%) as the anode electrode shows a low electrolysis voltage of 1.60 V, alongside excellent stability for 20 h.
中文翻译:
用于高效电化学水氧化的磺化还原氧化石墨烯封装钙钛矿型 ErCoFe 氧化物纳米颗粒
钙钛矿氧化物由于其灵活和独特的电子结构,在水氧化中作为电催化剂起着至关重要的作用。在这项工作中,通过溶胶-凝胶法合成了铒基钙钛矿 ErCo 1-xFexO 3-δ (x = 0.0、0.1、0.3、0.5、0.7 和 10),分别表示为 EC、ECF-0.9、ECF-0.7、ECF-0.5、ECF-0.3 和 EF。然后,通过水热法在磺化还原氧化石墨烯 (S-rGO) 上负载 ECF-0.9,ECF/0.9 与 S-rGO 的重量比为 1:1 和 3:1(分别显示为 ECF-0.9/S-rGO(50%) 和 ECF-0.9/S-rGO(75%))。使用一系列不同的技术研究合成材料的结构特性和形态。然后将制备的钙钛矿用作电化学水氧化的电极材料。ECF-0.9 在过电位、塔菲尔斜率、电化学活性表面积 (ECSA) 和电荷转移电阻 (Rct) 值方面显示出比纯 EF、EC 和其他钙钛矿氧化物更好的活性。有趣的是,当优化的钙钛矿氧化物催化剂 ECF-0.9 装饰在 S-rGO 片材上时,水的氧化活性显着提高。ECF-0.9/S-rGO (75%) 表现出优异的水氧化活性,过电位为 290 mV@10 mA cm-2 和 41 mV dec-1 的塔菲尔斜率。最后,以 ECF-0.9/S-rGO(75%) 作为阳极电极的整体分解水显示出 1.60 V 的低电解电压,以及 20 h 的出色稳定性。
更新日期:2024-12-06
中文翻译:
用于高效电化学水氧化的磺化还原氧化石墨烯封装钙钛矿型 ErCoFe 氧化物纳米颗粒
钙钛矿氧化物由于其灵活和独特的电子结构,在水氧化中作为电催化剂起着至关重要的作用。在这项工作中,通过溶胶-凝胶法合成了铒基钙钛矿 ErCo 1-xFexO 3-δ (x = 0.0、0.1、0.3、0.5、0.7 和 10),分别表示为 EC、ECF-0.9、ECF-0.7、ECF-0.5、ECF-0.3 和 EF。然后,通过水热法在磺化还原氧化石墨烯 (S-rGO) 上负载 ECF-0.9,ECF/0.9 与 S-rGO 的重量比为 1:1 和 3:1(分别显示为 ECF-0.9/S-rGO(50%) 和 ECF-0.9/S-rGO(75%))。使用一系列不同的技术研究合成材料的结构特性和形态。然后将制备的钙钛矿用作电化学水氧化的电极材料。ECF-0.9 在过电位、塔菲尔斜率、电化学活性表面积 (ECSA) 和电荷转移电阻 (Rct) 值方面显示出比纯 EF、EC 和其他钙钛矿氧化物更好的活性。有趣的是,当优化的钙钛矿氧化物催化剂 ECF-0.9 装饰在 S-rGO 片材上时,水的氧化活性显着提高。ECF-0.9/S-rGO (75%) 表现出优异的水氧化活性,过电位为 290 mV@10 mA cm-2 和 41 mV dec-1 的塔菲尔斜率。最后,以 ECF-0.9/S-rGO(75%) 作为阳极电极的整体分解水显示出 1.60 V 的低电解电压,以及 20 h 的出色稳定性。