Small Methods:富边缘rGO/SiO2复合材料用于高效、稳健的电催化析氢

为了缓解能源危机和环境污染，高效且地球丰富的析氢反应（HER）电催化剂对于通过电化学水分解制氢至关重要。石墨烯基材料作为无金属催化剂引起了广泛关注，但其活性和稳定性不足。

有鉴于此，清华大学万春磊副教授、朱宏伟教授等人，开发了一种新颖且经济的方法来制备高活性、坚固且自支撑的还原氧化石墨烯 (rGO)/SiO₂ 陶瓷复合材料作为 HER 中的电催化剂。

本文要点

1）首次报道了含有丰富 rGO 边缘的还原氧化石墨烯 (rGO/SiO₂) 陶瓷复合材料是一种高效的 HER 电催化剂。SiO₂ 物种嵌入到 rGO 夹层中成功地防止了 rGO 的聚集和气体或电解质扩散的阻塞。

2）通过插层和压力烧结，还原氧化石墨烯薄片平行排列并嵌入致密的化学惰性SiO₂基体中，确保制备的复合材料的导电性和稳定性。定向切割后，取向还原氧化石墨片的边缘完全暴露在复合材料表面，在HER中作为高电催化活性位点，密度泛函理论计算证实了这一点。

3）4 vol% rGO/SiO₂复合材料表现出优异的电催化性能，在10 mA cm−2的电流密度下具有较低的过电位(134 mV)、较小的Tafel斜率(103 mV dec⁻¹)和在0.5 M H₂SO₄中的良好催化耐久性。

总之，该工作为制备无金属、坚固且边缘丰富的还原氧化石墨烯/陶瓷复合材料提供了一种经济有效的策略，可作为高电催化活性催化剂用于HER。

参考文献：

Yujia Huang et al. Edge-Rich Reduced Graphene Oxide Embedded in Silica-Based Laminated Ceramic Composites for Efficient and Robust Electrocatalytic Hydrogen Evolution. Small Methods, 2021.

DOI: 10.1002/smtd.202100621

https://doi.org/10.1002/smtd.202100621