Page 66 - 精细化工2019年第8期

·1554· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

增加催化比表面积和氧催化活性位点，且石墨烯占 由图 9 可以看出，3 种样品均由高频区的圆弧
比合适，石墨烯可以提供电子转移通道和反应的三 和低频区的直线组成，主要的差异在于圆弧区，主
2
相界面，使得氧催化反应的中间产物 HO 可以快速 要原因之一就是电荷转移电阻大小的不同，因为氧
地进行下一步反应，从而整体的效应提高协同催化 反应就在其三相界面上进行 [28] 。
效果 [21,27] 。 使用 ZSimDemo 软件对其进行拟合，其等效电
路图如图 10 所示，拟合后的数据列于表 2。

图 10 双功能氧电极的等效电路图
Fig. 10 Equivalent circuits of bifunction oxygen electrode

表 2 SNC、10R-SNC、RGO 的电化学阻抗拟合参数

Table 2 EIS fitting values of SNC, 10R-SNC and RGO
图 7 SNC、R-SNC、RGO 电极的阳极极化曲线 Electrode R s/(Ωcm ) C d1/(F/cm ) R ct/(Ωcm ) R w/(Ωcm ) C d2/(F/cm )
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Fig. 7 Anodic polarization curves of SNC, R-SNC and RGO
electrodes SNC 1.1250 0.12160 0.4818 0.4654 3.46210 –5
RGO 1.1690 0.05863 0.4622 0.1503 2.67510 –5
10R-SNC 0.6826 0.03983 0.2930 0.2841 3.89810 –5

图 10 中，L 为等效电感，R s 为电解质溶液电阻，
R ct 为电荷转移电阻，R w 为 Warburg 电阻，C d1 与 C d2
为界面电容。由表 2 可得复合催化剂 10R-SNC 的电
荷转移电阻相对 SNC、RGO 分别下降了 0.1888 和
2
0.1692 Ωcm ，对应着复合催化剂的氧催化性能要
好，复合后电荷可以快速传输，增加了氧催化活性，
这与前面一系列的电化学表征结果相符。

图 8 SNC、R-SNC、RGO 电极的阴极极化曲线
Fig. 8 Cathodic polarization curves of SNC, R-SNC and RGO 3 结论
electrodes
使用通用的方法合成双钙钛矿 Sr 2 Ni 0.4 Co 1.6 O 6
选取最佳复合催化剂 10R-SNC 与单一催化剂 以及薄层石墨烯，并加以复合，共同研究对氧还原
SNC、RGO 进行电化学阻抗谱的分析，有利于表征 和氧析出的催化活性。结果发现，单一催化剂对氧
其催化活性，电荷转移电阻越小，催化效果越好。 反应有一定的催化活性，但是通过球磨超声的方式
图 9 为三者电化学阻抗谱图。 制备出的复合催化剂 10R-SNC 更加均匀，反应活性

位点增加，具有更高的氧催化性能和更快的电荷迁
移速率。在稳态恒电流测试中，复合催化剂 10R-SNC
具有更加稳定的电压平台分别为–0.2693、0.5799 V；
在进一步稳态极化曲线测试中也表现出优异的催化性
2
能，OER 催化活性最大电 流密度 0.3905 A/cm ，ORR
2
催化活性达到 0.2901 A/cm ；同时研究单一催化剂和
10R-SNC 催化剂的阻抗谱，结果证明复合后电荷转
移电阻有所下降，提高了氧迁移速率和氧催化活性，
这也与前面的电化学性能表征和结构形貌表征相吻

合。诸多表征表明：该复合材料具有良好的氧催化
图 9 SNC、10R-SNC、RGO 的电化学阻抗谱
Fig. 9 Electrochemical impedance spectra of SNC, 10R-SNC 性能，可以用在新型绿色能源金属氢化物-空气电池
and RGO 中，作为电极材料催化剂。