石墨烯对钛基IrO₂–Ta₂O₅–石墨烯阳极析氧反应活性的影响

摘要

[目的]研究石墨烯负载量对钛基氧化物涂层阳极性能的影响。[方法]采用热分解法制备了不同石墨烯负载量的钛基IrO₂–Ta₂O₅–石墨烯（标记为Ti/IrO₂–Ta₂O₅–G）阳极，采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析了Ti/IrO₂–Ta₂O₅–G阳极的微观形貌和元素组成。通过循环伏安、电化学阻抗谱、析氧极化曲线和加速寿命测试，研究了石墨烯负载量对Ti/IrO₂–Ta₂O₅–G阳极析氧电催化活性和使用寿命的影响。[结果]在IrO₂–Ta₂O₅涂层中引入适量石墨烯可使阳极表面形成良好的蜂窝状三维结构，提高阳极的比表面积和Ir含量，增强其析氧反应活性和耐久性。当石墨烯添加量为0.4 g/L时，所得Ti/IrO₂–Ta₂O₅–G阳极在1 mol/L H₂SO₄溶液中具有最低的电荷转移电阻、最高的循环伏安电荷量及最高的析氧交换电流密度，析氧催化活性最优，在2 A/cm²电流密度下的加速寿命长达211 h。[结论]适量石墨烯的引入可显著提升Ti/IrO₂–Ta₂O₅–G阳极的析氧反应电催化活性和使用寿命。

关键词

钛基氧化物涂层阳极 / 石墨烯 / 微观形貌 / 析氧反应活性 / 使用寿命