Renew. Energy：碳納米纖維負載鉭氧化物作為堿性介質中的析氧反應催化劑

在水電解制氫技術的框架內，開發高效、有競爭力的設備，需要具有活性和耐久性的析氧反應（OER）電催化劑來替代貴金屬催化劑。在本文中，作者首次研究了碳納米纖維（CNF）負載鉭基催化劑。利用旋轉環盤電極（RRDE）分析了堿性環境下CNF特性和催化劑退火溫度對OER電化學響應的影響。在700℃下合成并在800℃的退火溫度下處理的催化劑石墨化程度較高，盡管其具有較低的比表面積，但OER活性和氧效率最高。當鉭氧化物中氧氣含量較低時，碳納米纖維的有序化程度有利于氧氣的生成。此外，最活躍的催化劑也表現出優異的耐久性。

圖1.催化劑中Ta4f的XPS信號：a）TaOx800/CNF600（紅色）和TaOx900/CNF600（綠色）；b）TaOx800/CNF700（橙色）和TaOx900/CNF700（棕色）。

圖2.電催化劑的XRD衍射圖。a）TaOx800/CNF600，b）TaOx900/CNF600，c）TaOx800/CNF700，d）TaOx900/CNF700。實驗點（紅色）；計算圖（黑色）；誤差（藍色）。

圖3.a和b）TaOx800/CNF600和c和d）TaOx800/CNF700不同放大倍數下的TEM和STEM圖像。

圖4.在0.1M NaOH中于5 mV·s-1下的線性掃描伏安曲線，轉速為1600rpm。a）圓盤電流密度；b）環狀電流。CNF600（藍色）；CNF700（黃色）。

圖5.在0.1M NaOH中于5 mV·s-1下的線性掃描伏安曲線，轉速為1600rpm。a）Vulcan（黑色），CNF600（藍色），TaOx800/CNF600（紅色），TaOx900/CNF600（綠色）；b）Vulcan（黑色），CNF700（黃色），TaOx800/CNF700（橙色），TaOx900/CNF700（棕色）。

圖6.在0.1M NaOH中于5 mV·s-1、1600rpm下進行線性掃描伏安實驗，由此得出CNFs和鉭酸鹽負載CNFs的OER塔菲爾圖，根據紐曼方程估計歐姆電阻為8Ω·cm2。60和120 mV dec-1的塔菲爾斜率為參考。

圖7.在O2飽和的0.1M NaOH中于400rpm下沿連續OER-ORR計時電位循環（1mA·cm-2）的電位變化。TaOx900/Vulcan（○）和TaOx800/CNF700（?）。

圖8.（a）耐久性試驗后，TaOx800/CNF700在不同放大倍數下的TEM和（b）STEM圖像。