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金掺杂诱导碳量子点荧光显著增强及非晶氢氧化钴析氧反应催化活性提升

DOI：10.1039/c8nj04429e 期刊：New Journal of Chemistry 出版年份：2018 更新时间：2025-10-22 19:40:53
摘要： 金掺杂显著增强碳量子点荧光及非晶氢氧化钴的析氧反应催化活性。利用电催化剂进行水分解有望提供替代绿色能源，以满足日益增长的能源需求并解决化石燃料相关的环境问题。本文报道了硫、氮和金共掺杂碳量子点（Au-SCQDs）的一步合成法，其荧光强度及非晶Co(OH)?纳米颗粒的析氧反应（OER）催化活性较纯Co(OH)?及商业RuO?和Pt/C催化剂均显著提升。硫氮共掺杂CQDs中引入金掺杂后荧光强度增强超过70倍。掺入Au-SCQDs的非晶Co(OH)?在2.07 V施加电位下产生178 mA cm?2电流密度，而未掺杂Co(OH)?仅为59 mA cm?2。要获得10 mA cm?2几何电流密度，非晶Co(OH)?-Au-SCQDs（CSA）根据制备Au-SCQDs所用金离子浓度不同需388-456 mV过电位，该数值等于或低于商业电催化剂所需过电位。Co(OH)?-Au-SCQDs（CSA）的显著增强的OER活性归因于电负性金属导电金原子的存在以及非晶Co(OH)?的高催化表面积。本研究展示了一种利用非晶Co(OH)?NPs电催化剂的新方法，通过整合电负性导电金原子掺杂的SCQDs基质可提供更多催化活性位点。
作者： Pandi Muthukumar，Savarimuthu Philip Anthony
机构： Department of Chemistry, School of Chemical & Biotechnology, SASTRA University, Thanjavur-613401, Tamil Nadu, India
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究通过金掺杂硫氮共掺杂碳量子点（Au-SCQDs）增强非晶态氢氧化钴纳米颗粒的荧光强度和析氧反应（OER）催化活性。

研究成果

将非晶态Co(OH)?纳米颗粒整合至金掺杂超小碳量子点（Au-SCQDs）基质中显著提升了析氧反应活性，其中CSA-20展现出最高的电流密度与稳定性。本研究通过引入电负性导电的金掺杂SCQDs，为开发非晶态Co(OH)?纳米颗粒电催化剂提供了提高催化活性的新策略。

研究不足

大量不导电的非晶态Co(OH)2和碳质物质的存在可能需要更高的过电位才能达到几何电流密度。CSA-10和CSA-40催化剂的稳定性不如CSA-20。

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