Nature子刊：疏水性纳米结构Co3O4@C，在酸性条件下可持续电催化析氧

电化学水分解制氢是缓解能源危机和环境问题的有效方法。在酸性条件下制氢具有许多优势，高H⁺浓度能够促进了离子传输，改善析氢反应(HER)。然而，对于OER半反应，到目前为止还没有稳定且廉价的OER催化剂可以在酸性介质中的高电位和/或电流密度下工作(即使是高活性的RuO₂也存在严重的失活问题)。

基于此，西班牙加泰罗尼亚化学研究所José Ramón Galán-Mascarós和巴斯克大学Sara Barja等制备了氮掺杂碳涂覆的Co₃O₄纳米粒子(Co₃O₄@C)，其能够在酸性条件下进行稳定析氧。

具体而言，所制备的工作阳极中结合了两种有效的策略：1.将含量丰富的金属元素中加入具有纳米结构的OER催化剂以最大化活性表面积；2.导电碳载体支撑和由石蜡油和石墨粉制成的部分疏水粘合剂协同，增强了电极表面的疏水性，这可以避免金属氧化物的适当溶剂化，从而阻止它们的溶解。因此，Co₃O₄@C在酸性条件下具有优异的OER活性和稳定性。

在1.0 M H₂SO₄溶液中，Co₃O₄@C/GPO在10 mA cm^-2电流密度下的过电位≤398 mV；在100 mA cm^-2电流密度下连续运行43个小时后，Co₃O₄@C/GPO上的电位仅增加27 mV。

此外，在加速降解测试(ADT)中，优化的40-Co₃O₄@C/GPO电极在约600次CV循环后也表现出良好的稳定性，在10 mA cm^-2电流密度的过电位仅增加14 mV。总的来说，Co₃O₄@C/GPO电极达到和维持的电流密度足以满足光电化学(PEC)器件的需求，同时研究人员正在研究将这些酸稳定电极组合为光活性半导体的助催化剂。

Sustainable Oxygen Evolution Electrocatalysis in Aqueous 1 M H₂SO₄ with Earth Abundant Nanostructured Co₃O₄. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-32024-6