研究目的
通过空气等离子体处理制备超亲水石墨二炔（GDY）电极，并研究其通过改善界面质量/电子传输来增强电催化和光电催化水氧化活性的应用。
研究成果
通过空气等离子体处理制备的超亲水性GDY电极，通过改善界面质量和电子传输显著增强了电催化和光电催化水氧化活性。该电极在析氧反应中实现258 mV的低过电位和0.60 s?1的高转换频率（TOF），在基于层状双氢氧化物（LDH）的催化剂中表现最佳。密度泛函理论（DFT）计算证实其具有更强的相互作用和更好的水分子亲和力。该方法可推广至光电化学体系，展现出先进水分解应用的潜力。
研究不足
该研究以CoAl-LDH作为代表性催化剂，未对其他催化剂进行广泛测试。等离子体处理时间优化为10分钟，但更长时间可能影响结构。工业条件下的可扩展性和长期稳定性尚未充分探讨。DFT计算采用含-COOH基团的简化模型来代表超亲水性GDY，可能无法涵盖所有复杂性。
1：实验设计与方法选择：
研究通过空气等离子体处理制备超亲水性GDY电极以引入亲水性含氧基团，随后通过静电组装超薄CoAl-LDH纳米片作为析氧反应（OER）催化剂。采用密度泛函理论（DFT）计算解析相互作用与电子转移机制。
2：样品选择与数据来源：
GDY通过改进的Glaser-Hay偶联反应在三维多孔铜泡沫上合成。CoAl-LDH纳米片采用乙二醇为溶剂的水热法制备。数据采集自SEM、TEM、XPS、EDS、拉曼光谱、接触角测量、电化学测试（LSV、Tafel、EIS、CV）及DFT模拟。
3：实验设备与材料清单：
设备包括SEM、TEM、XPS光谱仪、EDS、拉曼光谱仪、接触角测量仪、电化学工作站、等离子清洗机、高压灭菌器、离心机及超声波清洗器。材料包含铜泡沫、Co(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O、尿素、乙二醇、KOH、Na2SO4及去离子水。
4：2O、Al(NO3)3·9H2O、尿素、乙二醇、KOH、Na2SO4及去离子水。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：在铜泡沫上合成GDY后进行10分钟空气等离子体处理使其超亲水化。CoAl-LDH纳米片经水热合成、剥离后，通过6小时浸渍的静电作用组装于GDY表面。电化学测试在0.1 M KOH或Na2SO4溶液中采用三电极体系进行，光电化学测试使用氙灯照射。
5：1 M KOH或Na2SO4溶液中采用三电极体系进行，光电化学测试使用氙灯照射。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：采用XPS谱图解卷积、基于ICP-MS数据的TOF计算、Tafel斜率分析、EIS拟合、Mott-Schottky电荷载流子密度分析及DFT电子密度与相互作用能计算等技术进行数据分析。
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SEM
Imaging the nanostructure of GDY and composites
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TEM
Characterizing the morphology and elemental distribution
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XPS spectrometer
Analyzing chemical composition and bonding states
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EDS
Elemental analysis
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Raman spectrometer
Studying molecular vibrations and structural changes
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Contact angle goniometer
Measuring surface wettability
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Electrochemical workstation
Conducting LSV, Tafel, EIS, and CV measurements
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Plasma cleaner
Treating GDY to make it superhydrophilic
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Autoclave
Hydrothermal synthesis of CoAl-LDH
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Centrifuge
Separating and washing samples
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Sonicator
Exfoliating LDH nanosheets
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Xe lamp
Providing illumination for photoelectrochemical tests
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