Nat Commun：碳催化剂涂层在电化学分解水反应中的作用

Nanoyu

2025-05-15

设计廉价、可持续且高性能的析氧反应（OER）电催化剂是阻碍新型电解槽开发的最大障碍之一。碳涂层的金属/金属氧化物（纳米）颗粒已用于此类应用，但人们对碳涂层所发挥的作用知之甚少。

在这里，诺丁汉大学Darren A. Walsh, Lee R. Johnson ，Graham N. Newton，Andrei N. Khlobystov使用包含包封在单壁碳纳米管（SWNT）内的金属氧化物纳米颗粒的碳涂层催化剂来研究碳涂层对催化性能的影响。

文章要点

1）过用尺寸匹配的富勒烯堵塞SWNT末端，切断电解质进入包封金属氧化物的通道。

2）结果表明，尽管金属氧化物无法进入主体电解质，但复合材料的催化活性与金属氧化物的催化活性相媲美。此外，OER的速率决定步骤（RDS）与空SWNT测量的结果相匹配，表明电催化发生在碳表面上。

3）使用电化学拉曼光谱和计算分析探索了包封的金属氧化物和碳涂层之间的协同作用，揭示了从碳主体到金属氧化物的电荷转移是该系统中碳高电催化活性的关键;降低碳表面上的电子密度促进了-OH的结合，加速了碳表面OER的速度。

参考文献

Townsend, W.J.V., López-Alcalá, D., Bird, M.A. et al. The role of carbon catalyst coatings in the electrochemical water splitting reaction. Nat Commun 16, 4460 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-59740-z

https://doi.org/10.1038/s41467-025-59740-z