印度BAMU大学Bhaskar R. Sathe课题组--Rh纳米球修饰的氧化石墨烯用于电催化水分解

在这项研究中，报告了一种制备方法，在氧化石墨烯上装饰铑纳米粒子（Rh-GO），其中GO表面上具有很高的Rh纳米球（NSs）活性位点覆盖度。所合成的纳米杂化物：Rh NSs（〜50 nm）均匀分散在几层氧化石墨烯片上。这里，通过扫描电子显微镜（SEM），高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM），X射线光电子能谱（XPS），傅立叶变换红外（FT-IR）光谱法，拉曼光谱法，热重分析（TGA）和X射线衍射（XRD）等测试手段对所制备的纳米材料进行了详细的表征。此外，Rh-GO表现出显著增强的电化学水分解性能，即析氢反应（HER）和析氧反应（OER）。它对于HER表现出2 mV的超小过电势，在10 mA cm-2的电流密度下具有较小的Tafel斜率（10 mV dec-1），驱动10 mA cm-2电流密度时，OER过电势仅需0.23 V。Rh NSs修饰GO后其电荷转移阻抗减少，促进界面电子转移过程，从而提高全水分解反应（HER和OER）的活性。

Figure 1. Rh纳米球（NSs）修饰氧化石墨烯（GO）纳米薄片（Rh-GO）的合成示意图。

Figure 2. （a）GO纳米片的不同放大倍数SEM图像，（b）GO表面上的Rh纳米球（Rh−GO）（Rh NSs，〜50 nm），（c-d）GO纳米片和Rh NSs均匀分散在GO表面上。

Figure 3. （I）GO和（II）Rh-GO纳米复合材料的叠加FT-IR光谱，确认酸功能化，随后 Rh NSs修饰过程。

Figure 4.（a）Rh-GO的高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像。（b）Rh NS的HR-TEM图像，粒径约为50 nm。（c）复合材料的SAED图，揭示了Rh NS的晶体性质。图（d）至（h）分别对应C，Rh，S，N和O分布的EDAX元素映射。

Figure 5. （a）Rh-GO，商用铂丝，功能化GO和空白GC在0.5 M H2SO4中的HER极化曲线（LSV）。（b）不同催化剂材料的HER Tafel图比较。

Figure 6. （a）Rh-GO，商用铂丝，功能化GO和空白GC在0.5 M KOH中的OER极化曲线（LSV）。（b）不同催化剂材料的OER Tafel图比较。

该研究工作由印度BAMU大学Bhaskar R. Sathe课题组于2020年发表在ACS Appl. Nano Mater.期刊上。原文：Graphene Oxide Decorated with Rh Nanospheres for Electrocatalytic Water Splitting。