亚铁离子刻蚀α-MnO2纳米棒的制备及其氧还原性能的研究

通过简单的液相氧化还原反应,使用亚铁离子对α-MnO2一维纳米棒做表面刻蚀改性,获得了不同刻蚀程度的α-MnO2纳米棒。电化学研究表明,20%刻蚀条件下获得的纳米棒相较原样的氧还原反应活性得到提高(半波电位0.79 V对0.75 V)且加速了氧还原反应的动力学过程。与之相反的是30%过度刻蚀的纳米棒的氧还原性能和导电性则大幅度下降。氧还原性能的提升归因于材料缺陷的产生,降低了Mn4+的含量,从而使Mn3+活性位点相对提高,加速了O2吸附这一速控步骤,加快了氧还原反应的动力学过程。30%过度的刻蚀使得材料的导电性降低,导致了催化性能的下降。结果表明,适度的刻蚀能调和刻蚀作用在缺陷暴露和导电性的削弱方面的矛盾,从而获得高效的氧还原电催化剂。

三维海胆状二氧化锰微球对电催化氧还原反应的晶型效应

采用水热法和高温煅烧法制备出了3种纯相(α,γ和β)的三维海胆状结构的MnO2微球,并系统地研究了它们的氧还原反应(ORR)性能。研究结果表明,3种MnO2微球的ORR活性依次为:α-MnO2>γ-MnO2>β-MnO2。α-MnO2微球具有最优的ORR性能,其起始电位为0.92 V(vs RHE),在电流密度为-3 mA·cm^-2处的电位为0.77 V(vs RHE)。α-MnO2微球优异的ORR活性主要归因于其具有更多的表面Mn3+和氧空位和更好的导电性。