Dergiler / Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi / 2026 / Cilt: 19 Sayı: 2

Investigation of the Manganese-based Oxide (MnOx) Coated Titanium Electrode for Oxygen Evolution Reaction in Alkaline Medium

Eda Akgül(OSMANİYE KORKUT ATA ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ)0000-0002-9034-6720
Sayfa
309–318
Yayın Tarihi
2026-08-31
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bu sonuçlar, enerji dönüşüm uygulamaları için verimli, bol bulunan ve maliyet açısından uygun elektrokatalizörlerin geliştirilmesinde katalizör tasarımı stratejilerine önemli katkılar sunmaktadır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Elektrokimyasal suyun parçalanması ve metal-hava pillerindeki temel yarı-reaksiyonlardan biri olan oksijen oluşum reaksiyonu (OER), sürdürülebilir enerji dönüşümü ve depolama teknolojilerindeki kritik rolü nedeniyle önemli ölçüde araştırma ilgisi çekmektedir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Yapısal çeşitliliği ve bileşimsel zenginliği ile öne çıkan mangan bazlı oksitler (MnOx), verimli OER elektrokatalizörlerinin üretilmesi ve geliştirilmesi açısından dikkate değer bir malzeme sınıfını temsil etmektedir.
💡
Sonuç & Katkı:Bu sonuçlar, enerji dönüşüm uygulamaları için verimli, bol bulunan ve maliyet açısından uygun elektrokatalizörlerin geliştirilmesinde katalizör tasarımı stratejilerine önemli katkılar sunmaktadır.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Mangan bazlı oksitler · Mn3O4 · elektrokatalizör

Özet

Elektrokimyasal suyun parçalanması ve metal-hava pillerindeki temel yarı-reaksiyonlardan biri olan oksijen oluşum reaksiyonu (OER), sürdürülebilir enerji dönüşümü ve depolama teknolojilerindeki kritik rolü nedeniyle önemli ölçüde araştırma ilgisi çekmektedir. Yapısal çeşitliliği ve bileşimsel zenginliği ile öne çıkan mangan bazlı oksitler (MnOx), verimli OER elektrokatalizörlerinin üretilmesi ve geliştirilmesi açısından dikkate değer bir malzeme sınıfını temsil etmektedir. Bu çalışmada, bazik ortamda Mn₃O₄ elektrokatalizörünün oksijen oluşumu üzerindeki katalitik aktivitesi araştırılmıştır. Katalizörün yapısal ve morfolojik karakterizasyonu X-ışını kırınımı (XRD) spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Mn₃O₄ elektrokatalizörü, 1 mA cm⁻² akım yoğunluğunda 610 mV gibi düşük bir aşırı potansiyel, 256 mV dec⁻¹'lik bir Tafel eğimi ve alkalin ortamda uzun süreli kararlılık sergileyerek, birçok bildirilmiş asil metal içermeyen OER katalizörüyle karşılaştırılabilir performans göstermiştir. Bu sonuçlar, enerji dönüşüm uygulamaları için verimli, bol bulunan ve maliyet açısından uygun elektrokatalizörlerin geliştirilmesinde katalizör tasarımı stratejilerine önemli katkılar sunmaktadır.

Abstract

The oxygen evolution reaction (OER), a critical half-reaction in electrochemical water splitting and metal–air batteries, has attracted substantial research interest owing to its pivotal role in sustainable energy conversion and storage technologies. Manganese-based oxides (MnOx), characterized by their structural versatility and compositional abundance, represent a compelling class of materials for the rational design and development of efficient OER electrocatalysts. In this study, the catalytic activity of Mn3O4 electrocatalyst on oxygen evolution in basic medium was investigated. The structural and morphological characterization of the catalyst was carried out by X-ray diffraction (XRD) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) methods. The Mn3O4 electrocatalyst demonstrated a low overpotential of 610 mV at 1 mA cm⁻², a Tafel slope of 256 mV dec⁻¹, and long-term stability in alkaline media, comparable to many reported non-noble metals based OER catalysts. These results underscore the potential of catalyst design strategies for developing efficient, earth-abundant, and cost-effective electrocatalysts for energy conversion applications.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Akgül, E. (2026). Investigation of the Manganese-based Oxide (MnOx) Coated Titanium Electrode for Oxygen Evolution Reaction in Alkaline Medium. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt: 19 Sayı: 2, 309–318. https://doi.org/10.18185/erzifbed.1713413

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (24)

  1. Zhang, K. and R. Zou, Advanced transition metal‐based OER electrocatalysts: current status, opportunities, and challenges. Small, 2021. 17(37): p. 2100129.
  2. Li, H., et al., Stability of electrocatalytic OER: from principle to application. Chemical Society Reviews, 2024.
  3. Jamesh, M.-I. and X. Sun, Recent progress on earth abundant electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) in alkaline medium to achieve efficient water splitting–A review. Journal of Power Sources, 2018. 400: p. 31-68.
  4. Giordano, L., et al., pH dependence of OER activity of oxides: current and future perspectives. Catalysis Today, 2016. 262: p. 2-10.
  5. Lu, L., et al., Recent advances of layered double hydroxides–based bifunctional electrocatalysts for ORR and OER. Materials Today Chemistry, 2021. 21: p. 100488.
  6. Song, J., et al., A review on fundamentals for designing oxygen evolution electrocatalysts. Chemical Society Reviews, 2020. 49(7): p. 2196-2214.
  7. Wang, H., et al., The electronic structure of transition metal oxides for oxygen evolution reaction. Journal of Materials Chemistry A, 2021. 9(35): p. 19465-19488.
  8. Burke, M.S., et al., Oxygen evolution reaction electrocatalysis on transition metal oxides and (oxy) hydroxides: activity trends and design principles. Chemistry of Materials, 2015. 27(22): p. 7549-7558.
  9. Gowda, C.C., et al., Understanding the electrocatalysis OER and ORR activity of ultrathin spinel Mn3O4. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2022. 113: p. 153-160.
  10. Rani, B.J., et al., Neutral and alkaline chemical environment dependent synthesis of Mn3O4 for oxygen evolution reaction (OER). Materials Chemistry and Physics, 2020. 247: p. 122864.
  11. Nagajyothi, P., et al., One-pot hydrothermal synthesis: enhanced MOR and OER performance using low-cost Mn3O4 electrocatalyst. International Journal of Hydrogen Energy, 2021. 46(27): p. 13946-13951.
  12. Ramírez, A., et al., Evaluation of MnO x, Mn2O3, and Mn3O4 electrodeposited films for the oxygen evolution reaction of water. The Journal of Physical Chemistry C, 2014. 118(26): p. 14073-14081.
  13. Maruthapandian, V., et al., Oxygen evolution catalytic behaviour of Ni doped Mn 3 O 4 in alkaline medium. RSC Advances, 2016. 6(54): p. 48995-49002.
  14. Mohanty, B., et al., Synthesis of octahedral shaped Mn3O4 and its reduced graphene oxide composite for electrocatalytic oxygen evolution reaction. Catalysis Today, 2023. 423: p. 113897.
  15. Liu, X., et al., The Doping of Al3+ at the Tetrahedral Site of Spinel Mn3O4 for Electrocatalytic Water Oxidation. Chemistry–A European Journal, 2025. 31(11): p. e202403720.
  16. Cho, K.H., et al., Uniform, assembled 4 nm Mn3O4 nanoparticles as efficient water oxidation electrocatalysts at neutral pH. Advanced Functional Materials, 2020. 30(10): p. 1910424.
  17. Lao, J., et al., Efficient overall water splitting using nickel boride-based electrocatalysts. International Journal of Hydrogen Energy, 2020. 45(53): p. 28616-28625.
  18. Ma, M., et al., Bimetallic nickel‐substituted cobalt‐borate nanowire array: an earth‐abundant water oxidation electrocatalyst with superior activity and durability at near neutral pH. Small, 2017. 13(25): p. 1700394.
  19. Xiong, Y., et al., Interface-engineered atomically thin Ni3S2/MnO2 heterogeneous nanoarrays for efficient overall water splitting in alkaline media. Applied Catalysis B: Environmental, 2019. 254: p. 329-338.
  20. Abd-Elrahim, A. and D.-M. Chun, Room-temperature coating of Mn3O4–2D material (graphene and MoS2) nanocomposites for improving oxygen evolution reaction kinetics. Materials Research Bulletin, 2023. 166: p. 112348.
  21. Li, M.W., et al., Mn3O4@ C nanoparticles supported on porous carbon as bifunctional oxygen electrodes and their electrocatalytic mechanism. ChemElectroChem, 2019. 6(2): p. 359-368.
  22. Song, Y., et al., Designed synthesis of hierarchical Mn3O4@ SnO2/Co3O4 core-shell nanocomposite for efficient electrocatalytic water splitting. International Journal of Hydrogen Energy, 2020. 45(7): p. 4501-4510.
  23. Hu, C., et al., Facet-evolution growth of Mn3O4@ CoxMn3-xO4 electrocatalysts on Ni foam towards efficient oxygen evolution reaction. Journal of Catalysis, 2019. 369: p. 105-110.
  24. Sim, H., et al., Manganese oxide with different composition and morphology as electrocatalyst for oxygen evolution reaction. Korean Journal of Chemical Engineering, 2018. 35: p. 257-262.