Pembuatan elektrokatalis karbon nanotube tertanam oksida samarium untuk reaksi evolusi oksigen

Abstrak
Kerusakan elektrokimia air yang tidak layak secara ekonomi terkait dengan produksi material dengan overpotensial rendah menggunakan metode sederhana. Studi ini menunjukkan fabrikasi dan penggunaan samarium oksida (Sm 2 O 3 ) pada karbon nanotube (CNT) sebagai elektrokatalis yang efektif dan tahan lama untuk reaksi evolusi oksigen (OER). Analisis difraksi sinar-X mengonfirmasi fabrikasi fase CNT tertanam Sm 2 O 3 (Sm 2 O 3 /CNT) dengan regangan kisi 0,052 nm, sementara analisis struktur mikroskop elektron pemindaian menunjukkan bentuk seperti bola dengan ukuran partikel rata-rata 78 nm. Katalis yang disintesis berkinerja baik, mencapai kerapatan arus 10 mA cm −2 dan memiliki potensi onset 1,33 V versus elektroda hidrogen reversibel (RHE). Berbeda dengan Sm 2 O 3 dan CNT, yang menunjukkan overpotensial lebih tinggi sebesar 311 dan 342 mV dengan kemiringan Tafel yang sesuai sebesar 62 dan 83 mV dec −1 , Sm 2 O 3 ‒CNT memiliki kemiringan Tafel rendah sebesar 38 mV dec −1 dan overpotensial lebih rendah sebesar 276 mV. Dengan kerapatan arus lebih dari 50 mA cm −2 , katalis menunjukkan stabilitas yang luar biasa selama 180 jam. Analisis spektroskopi impedansi elektrokimia mengaitkan konduktivitas ionik ion K⁺ yang kuat, bola hidrasinya yang kecil, dan impedansi elektroda yang berkurang dengan nilai R ct sebesar 3,4 Ω. Potensi komposit CNT dan Sm 2 O 3 sebagai pengganti elektrokatalisis OER yang efektif dan jangka panjang telah ditunjukkan melalui hasil yang menjanjikan.