介孔四氧化三钴的制备及电催化水析氧研究

徐孝文，王 艳，曹 敏

（苏州科技大学 化学生物与材料工程学院，江苏 苏州215009）

介孔四氧化三钴由于比表面积大，具有良好的光、电和化学性能，被广泛应用于超级电容器[1-4]、硬质合金[5]、锂电池电极材料[6-7]、吸附剂[8]、无机颜料[9]、磁性材料[10]和催化剂[11-14]等领域。其中介孔四氧化三钴作为水的电催化氧化催化剂尤其引人注目。Tüysüz等[15]以硝酸钴为原料，KIT-6作为模板，采用硬模板法合成了有序的介孔四氧化三钴材料，以饱和氯化银电极为参比电极，介孔四氧化三钴为工作电极，0.1 mol·L-1的KOH溶液为电解液，介孔四氧化三钴析氧电位为0.689 V；Zhao等[13]以三嵌段共聚物（F127）作为软模板合成了以石墨烯为基体的介孔四氧化三钴，以饱和氯化银电极为参比电极，在1 mol·L-1的KOH溶液中四氧化三钴析氧电位为0.406 V，在中性磷酸盐缓冲液中析氧电位为0.858 V。笔者首次报道静电组装法制备介孔四氧化三钴，作为电催化水氧化的催化剂表现出较高的催化活性。

1 实验

1.1 材料制备

将CoCl2溶解在水里，用NaOH来调节溶液pH值，随着溶液pH值升高，Co2+发生水解生成Co（OH）2胶体，在空气中部分 Co2+被氧化为 Co3+，形成 Co（OH）x（x=2 或 3），Co（OH）x胶粒的等电点是 9.2[16]，当溶液的 pH值小于其等电点时，Co（OH）x胶粒表面带正电荷。Mo7O246-在溶液中的存在状态取决于溶液的pH值[17]，在溶液的pH值为7～12时，以MoO42-存在，在溶液的pH值为3～5时，以Mo7O246-存在。带负电荷的MoO42-被吸附到带正电荷Co（OH）x胶粒表面，发生静电组装，絮凝沉淀下来。经过焙烧，得到核壳型Co3O4/MoO3纳米粒子，再用NaOH将碱溶性的MoO3溶解，得到介孔四氧化三钴。如制备Co和Mo摩尔比为1∶1的样品：称取0.14 mol·L-1的 CoCl2·6H2O（AR）以及 0.02 mol·L-1的（NH4）6Mo7O24·4H2O（AR），分别溶于蒸馏水配成0.5 mol·L-1的溶液。……