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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 24/2017

31.08.2017

Effect of Mn precursors on the morphology and electrocatalytic activity toward water oxidation of micro-nanostructured MnOx films prepared by voltammetric deposition

verfasst von: Md. Abdul Aziz, Ahmed El-Madkhoum, Abbas Saeed Hakeem, M. Nasiruzzaman Shaikh, Ateeq Ur Rehman, Zain Hassan Yamani

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 24/2017

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Abstract

MnOx is a promising nonprecious metal-based water oxidation catalyst that is low in cost, abundant, and has low toxicity. The electrocatalytic properties of micro/nanostructured materials depend partially on the material’s morphology type. Here, we describe the morphology-dependent electrocatalytic activities toward water electrooxidation, i.e., the oxygen evolution reaction, of micro-nanostructured MnOx films prepared by voltammetric deposition. Films were prepared under fixed deposition conditions using one of three water soluble Mn salt precursors: manganese nitrate (Mn(NO3)), manganese acetate (Mn(CH3COO)2), and manganese chloride (MnCl2). Each of the as-prepared MnOx films was heated at 400 °C to tune the morphology, oxidation state of Mn and water electrooxidation efficiency. The as-prepared films lost significant amounts of their activity over several voltammetric water oxidation cycles. Heat treatment of the as-prepared films significantly improved the signal and stability of the water electrooxidation reaction. The water oxidation signal at 1.5 V, obtained using 400 °C-heated micro-nanostructured MnOx films prepared from each of the three precursors, followed the order Mn(NO3)2 > Mn(CH3COO)2 > MnCl2. The reason of these different activities was due to their different morphologies as the same phase, ɑ-Mn2O3, was found in the entire 400 °C-treated MnOx films. The nanostructured MnOx film prepared from Mn(NO3)2 was heated at different temperatures, and a temperature of 300 °C was found to be optimal for water electrooxidation efficiency. The high resolution transmission electron microscopic image and X-ray photoelectron spectra revealed that the optimal MnOx was α-Mn3O4 phase, which might be a factor along with its special morphology for improving water oxidation reaction.

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Metadaten
Titel
Effect of Mn precursors on the morphology and electrocatalytic activity toward water oxidation of micro-nanostructured MnOx films prepared by voltammetric deposition
verfasst von
Md. Abdul Aziz
Ahmed El-Madkhoum
Abbas Saeed Hakeem
M. Nasiruzzaman Shaikh
Ateeq Ur Rehman
Zain Hassan Yamani
Publikationsdatum
31.08.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 24/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-017-7793-6

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