式中,IR代表旋转环盘电极的环电流(A),ID代表旋转环盘电极的盘电流(A),N代表Pt环电极电流收集效率(N=-IR/ID)。通常,借助于铁氰化钾的可逆氧化还原电对进行测定,一般测得数值为0.40或0.38。
无论酸性介质还是碱性介质中,氧气析出过程往往经过多重电子转移和不同中间产物吸脱附反应,反应过程相对复杂。析氧反应的缓慢反应动力学过程在很大程度上限制了电解水的反应过程。因此,发展有效的电化学催化剂促进电催化析氧反应,有利于促进电解水过程,获得更高的产氢效率。
结合理论计算结果,石墨烯基催化剂的设计与优化取得了长足的发展。特别是,巧妙的合成路线设计获得了具有高效双功能和复合功能催化活性的石墨烯基催化剂,有效地促进了氧气还原、氧气析出和析氢反应的催化活性。但是,将得到的催化剂应用在实际能源器件中仍然面临着较大的挑战。为了实现燃料电池、可充式金属-空气电池和电催化全解水等能源器件中的应用,能够同时催化氧气还原和析出反应,以及催化析氢和析氧反应的多功能石墨烯基催化剂的合理设计仍是当前研究的热点问题。此外,先进测试、表征技术的发展将加深对催化剂活性本质和催化机理的深入理解,促进催化性能优异的石墨烯基催化剂的设计与合成。随着清洁可持续能源技术快速发展的迫切需求,我们可以期待高效、稳定、价格低廉、具有多功能催化活性的电催化剂的良好发展,并促进清洁可持续能源技术的广泛应用。
Contents1Introduction2Grapheneascatalystsupport2.1Noblemetalsupportedbygraphene2.2Transitionmetaloxidesupportedbygraphene3N-dopedgrapheneascatalyst4HybridsofN-dopedgrapheneandothercatalysts4.1HybridsofN-dopedgrapheneandnoblemetal4.2HybridsofN-dopedgrapheneandtransitionmetaloxide4.3HybridsofN-dopedgrapheneandN-dopedcarbonnanotube5Conclusionandoutlook