CeVO3/rGO复合材料的制备及其在OER中的高效电催化性能研究

为解决OER（氧析出反应）动力学缓慢的问题，研究人员通过水热法制备了CeVO3/rGO复合材料。该材料在碱性环境中表现出优异的催化活性，起始电位低至1.27 V，过电位仅为196 mV，Tafel斜率为36 mV dec?1，且稳定性长达50小时。这项研究为开发高效、经济的非贵金属电催化剂提供了新思路。

　　

随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，开发清洁可再生能源成为当务之急。电催化水分解制氢技术因其环保、高效的特点备受关注，但其中的氧析出反应(OER)由于涉及复杂的四电子转移过程，反应动力学缓慢，严重制约了整体效率。目前，贵金属催化剂如IrO₂和RuO₂虽表现出色，但高昂的成本和稀缺性限制了其广泛应用。因此，开发高效、稳定且经济的非贵金属OER催化剂成为研究热点。

针对这一挑战，来自Princess Nourah bint Abdulrahman University（沙特阿拉伯努拉公主大学）的研究团队创新性地将具有多氧化态的钒酸铈(CeVO₃)与还原氧化石墨烯(rGO)复合，成功制备出高性能OER电催化剂。相关研究成果发表在《Journal of the Indian Chemical Society》上，为解决OER催化剂的关键性能瓶颈提供了新方案。

研究人员采用水热合成法构建CeVO₃/rGO复合材料，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)等技术表征材料结构，并利用电化学工作站系统评估其OER性能。

研究结果显示：

1. 材料表征：XRD证实复合材料保持CeVO₃的四方晶系结构，rGO的引入使比表面积提升至60.13 m² g^-1。SEM显示CeVO₃纳米颗粒均匀分散在rGO片层上，形成高效电子传输网络。
2. 电化学性能：在1 M KOH电解液中，复合材料表现出1.27 V的起始电位，10 mA cm^-2电流密度下过电位仅196 mV，远优于多数过渡金属基催化剂。Tafel斜率低至36 mV dec^?1，表明其优异的反应动力学。
3. 稳定性机制：阻抗测试显示电荷转移电阻(R_s)仅0.56 Ω，计时电流法验证材料可稳定工作50小时。这归因于Ce³⁺/Ce⁴⁺和V²⁺-V⁵⁺多氧化态的协同效应，以及rGO提供的高导电网络。

该研究通过精准设计CeVO₃/rGO界面，实现了三个重要突破：首先，利用Ce和V的多变价特性构建高效电荷转移通道；其次，rGO的引入大幅提升材料导电性和活性位点暴露；最后，独特的复合结构赋予材料在强碱环境中的长期稳定性。这些发现不仅为OER催化剂设计提供了新范式，也为其他能源转换材料的开发带来启示。特别值得注意的是，该工作采用的低成本水热法具有工业化放大潜力，对推动清洁能源技术的实际应用具有重要意义。