电催化氧气析出过程中氧气泡的行为及对催化剂性能的影响

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文档主要内容

文档类型：论文
适用人群：电催化、材料科学、能源化学领域的研究人员及学生

该论文系统研究了电催化氧气析出反应（OER）过程中氧气泡的行为及其对催化剂性能的影响，为优化催化剂结构设计提供了实验依据和理论参考。通过溶胶凝胶-热处理法，以原料与溶剂配比分别为1:1和1:30制备了具有裂纹表面和无裂纹表面的NOx涂层（实际为Ni掺杂IrO₂体系）。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征证实了不同表面形貌的存在，电化学测试进一步显示微/介孔结构及Ni掺杂均可不同程度提高活性表面积和OER活性，同时降低Tafel斜率，其数值符合文献值6 OmV/dec的范围。

对比分析表明，高浓度条件下形成的裂纹表面能够显著改善催化剂的活性比表面积、OER活性及Tafel斜率。通过CCD相机实时观察不同催化剂上氧气泡的析出行为，结合预测结果得出：孔洞和裂缝的存在可加快气泡析出速率，并减小气泡脱离尺寸。这一发现揭示了催化剂微观结构对气泡动力学的影响机制，有助于减少气泡覆盖导致的活性位点损失，提升整体电催化效率。

论文的核心结论包括：Ni掺杂与裂纹结构协同作用可优化OER性能；气泡行为与催化剂表面形貌密切相关；溶胶凝胶法可调控裂纹生成，为设计高效析氧催化剂提供新思路。关键词涵盖析氧反应、电解催化剂、氧气泡行为、溶胶凝胶法及Ni掺杂IrO₂。该研究对理解气-固-液三相界面反应、指导催化剂微观结构设计具有重要参考价值。