Nanoscale manganese oxide and manganese oxide-carbon hybrid materials for water electrolysis

Das vorrangige Ziel dieser Arbeit bestand in der Entwicklung Mangan-basierter Elektrokatalysatoren für die alkalische Sauerstoffentwicklung (OER). Wegen ihrer geringen Leitfähigkeiten wurden die Manganoxide auf elektrisch gut leitenden und funktionalisierten mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (CNT) abgeschieden. Die Untersuchung der Metall-Träger-Wechselwirkung durch stark oxidierende und reduzierende Atmosphären ergab, dass der Oxidationszustand der MnO\(_x\)-Partikel auf NCNTs im Vergleich zu OCNTs leichter zu variieren war. Hoch dispergiertes birnessit-artiges \(\delta\)-MnO\(_2\) wurde oxidativ mittels Cäsiumpermanganat abgeschieden und führte zu einem sehr aktiven Katalysator, welcher 10 mA cm\(^{-2}\) bei 1.61 V erreichte. Das Potential bei 10 mA cm\(^{-2}\) des für die elektrochemische OER vielversprechendsten kryptomelan-artigen \(\alpha\)-MnO\(_2\) konnte durch thermische Behandlung in Helium um 60 mV verringert werden, was auf eine partielle Reduktion von Mn\(^{4+}\) zu Mn\(^{3+}\) in der Struktur zurückgeführt wurde