DOI:10.1002/slct.202001291

电催化水分解是建立可再生和可持续能源技术的关键现象之一。尽管在氢工业科学方面取得了进展，但是由于在寻找合适且稳定的电催化剂、统一电解条件及其反应动力学缓慢方面的复杂性，氧电化学的发展仍然滞后。本文报告了氧化钴纳米纤维在碱性析氧反应中的电催化活性，其实际使用寿命为120小时。通过静电纺丝对纤维的独特制备可以增加电极网络和纳米纤维的相互作用，从而扩大催化活性表面积，这对于高性能电解至关重要。在1 M KOH中以293 mV的低过电位、10 mA cm-2的电流密度以及60.5 mV dec-1的低Tafel斜率运行，这表明纳米纤维Co3O4电催化剂可有效地用于析氧反应，在100小时期间显示出优异的长期耐久性。

图1.Co-PAN纳米纤维的SEM图像：（a）退火之前，以及（b）在550℃的空气中退火30分钟后，最终生成氧化钴纳米纤维。因此，（c）TEM和（d）选定区域衍射（SAED）图案呈现出Co3O4纳米纤维的光滑立方结构。

图2.（a）Co3O4纳米纤维的晶体性质，钴原子由蓝色球表示，被氧原子包围，其显示为红色球，（b）合成的Co3O4纳米纤维的XRD图，（c）确认晶相的电纺Co3O4纳米纤维的拉曼光谱，（d）氧化钴纳米纤维的高分辨率扫描（Co 2p）XPS。

图3.（a）在1 M KOH中以50 mV s-1的扫描速率记录的Co3O4纳米纤维电极的循环伏安图。在带有可逆阳极和阴极峰的相应电势窗口中可见氧化还原对Co2+/Co3+和Co3+/Co4+，（b）电流密度与扫描速率之间的线性关系。基于该斜率，观察到双层电容为3.5 mF。

图4.Co3O4 NF电催化剂的电催化活性。（a）通过对Co3O4 NF（蓝色）、块状氧化钴（红色）、FTO（黄色）、Ni（绿色）和Pt（黑色）的LSV测量评估的OER起始电位，（b）比较各种材料的Tafel斜率，Co3O4 NF的对应值为60.5 mV dec-1，（c）氧化钴纳米纤维催化剂在1 M KOH中连续运行120小时的计时电流扫描，（d）通过电化学阻抗谱在1*10-1 Hz至1*10-5 Hz频率范围内记录的Bode图 ，扰动幅度为50 mV。