Page 65 - 精细化工2019年第8期

第 8 期 王 成，等: 石墨烯/Sr 2 Ni 0.4 Co 1.6 O 6 复合材料的制备及其性能 ·1553·

图 4 是 RGO 与 GO 的红外光谱图。由图可知， 20R-SNC，以及单一 SNC 和 RGO 制备成电极进行
–1
RGO 在 1720、1170、1062 cm 吸收峰消失，同时 稳态恒电流测试，结果示于图 6。可以看出，加入
–1
在 3410 cm 的 O—H 伸缩振动吸收峰减弱，1390 cm –1 石墨烯后电极片的阳极模式和阴极模式的稳定性均
的 C—OH 伸缩振动吸收峰减弱，在 RGO 图谱中出 有所提高，其中在阴极模式下 5R-SNC 要用更多的
–1
现弱的 1630 cm 的吸收峰，这表明 GO 的大部分含 时间才可以稳定，但是其电压稳定值更好；10R-SNC
氧官能团已经被水合肼还原 [23] 。 电极片在极短的时间（10 s）就可以达到稳定电压平台，
其电压分别为–0.2693、0.5799 V，均优于单一催化剂

SNC 和 RGO 的–0.3576、0.6459 V 和–0.3359、
0.7101 V，这表示其稳定性和催化效果好于其他组
成的催化剂。

图 4 RGO、GO 的 FTIR 图
Fig. 4 FTIR spectra RGO and GO

图 5 是双钙钛矿 SNC 与薄层石墨烯复合后的

SEM 图，a、b、c、d 分别对应 5R-SNC、10R-SNC、
图 6 SNC、R-SNC、RGO 电极的稳态恒电流曲线
15R-SNC、20R-SNC。从 SEM 图可以看出，双钙钛
Fig. 6 Galvanostatic curves of SNC, R-SNC and RGO electrodes
矿粘在石墨烯片层表面，但 a 中由于 RGO 含量较少，
很难看到石墨烯，其他 SEM 图中均可以看到双钙钛 图 7、图 8 分别为 SNC、R-SNC、RGO 电极的
矿均匀覆盖在石墨烯表面。因为石墨烯具有皱褶状 阳极极化曲线和阴极极化曲线。单一催化剂电极
的形貌，比表面积很大，这有利于双钙钛矿吸附在 RGO 对 OER 和 ORR 的催化活性都不是很好，最大
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石墨烯表面，这使得本身有团聚的双钙钛矿在复合 电流密度只有 0.1174 和 0.1516 A/cm ，这可能由于
后，其分散度进一步提高，减少了相互之间团聚， 在压片时无法形成均匀的膜，而导致催化剂分布不
对其进行 BET 测试，结果依次为 11、23、33 和 46 均匀，催化效果不好；另一原因是石墨烯本身的官
2
m /g，由此可以看出，复合后的催化剂在一定程度 能团缺陷导致高流动性的氧原子容易在石墨烯片层
上提高了分散度，增加了可催化活性位点，比表面 之间发生聚集凝结现象减少了参与反应，从而对氧
积增大。 析出和氧还原的催化活性不高 [24] 。在按一定比例添
加到双钙钛矿中形成复合催化剂后，发现其性能有
所提高，但添加量超过 15%后，复合催化剂的性能
有所下降，这是由于大量的石墨烯包覆住双钙钛矿，
影响了双钙钛矿本身的催化效果，并且此时由于石
墨烯的含量增多出现的“凝结现象”导致虽然比表
面积增大，但是整体催化效果降低。近期研究学者
认为钙钛矿型氧化物作为催化剂时，OER、ORR 过
2
2
程会生成 HO 中间产物，之后 HO 在催化剂作用
下加速分解或者生成，从而使得氧还原和氧析出双
向反应加快，催化活性好 [25-26] 。10R-SNC 的催化效
果最佳，OER 催化活性在测试电压 1.0 V 之间达到

2
2
a—5R-SNC; b—10R-SNC; c—15R-SNC; d—20R-SNC 0.3905 A/cm ，ORR 催化活性可达到 0.2901 A/cm ，
图 5 R-SNC 的 SEM 图 这明显高于其他组成的催化剂的电流密度和单一 SNC
Fig. 5 SEM images of R-SNC 2
催化剂电极的最大电流密度（0.2677和0.1830 A/cm ），
2.2 电化学性能表征 这是由于复合后能够提供更多的活性位点，提高了
复合催化剂 5R-SNC、10R-SNC、15R-SNC、 催化剂的利用率；另一方面二者复合均匀，有利于