考察两种氧化锰催化剂析氧性能,滑动弧等离子体合成MnOx(pM)和商业化(cM),与商业化TiO2 (cT)进行比较。通过理想极化电极(IPE)解析电极本征参数,结合双电层电容(Cd),定义本征参数溶液电阻(Rs)及其电压降占比(fRs, fCd)进行分析,揭示决定催化剂活性的电极-溶液界面特性。
(1) 对两种MnOx 催化剂,pM比cM性能更优。碱性环境中,前者起始电位低180 mV,塔菲尔斜率近半。酸性中,均表现阶跃式极化,析氧性能相近。cM比cT催化剂析氧性能更优,起始电位低420 mV。
(2) 溶液电阻(Rs),压降占比(fRs, fCd)与活性变化趋势一致。酸性中不同催化剂,其表现趋势不一致,这与多价态锰参与非法拉第过程有关。这可能是催化剂cM价态变化幅度较宽(与pM或者cT对比),在零电荷(t-t0 » 0 s)附近价态的改变,致使电容充电相对滞后,表现为fRs, fCd后倾斜。
(3) 通过改变离子聚合物与催化剂质量比(I/C)调节三相界面。氧化锰(pM)催化剂的析氧性能最优I/C为4, 担量越高析氧性能越好。单层电极的电流阶跃较双层电极的明显更高。