Facet Impact of CuMn2O4 Spinel Nanocatalysts on Enhancement of the Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media

纳米材料基催化剂 尖晶石 催化作用 材料科学 纳米晶 化学工程 价(化学) 八面体 纳米颗粒 无机化学 化学 冶金 晶体结构 纳米技术 结晶学 工程类 有机化学
作者
Ming Zhou,Hongsen Wang,Lihua Zhang,Can Li,Amar Kumbhar,Héctor D. Abruña,Jiye Fang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (21): 13663-13670 被引量:35
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c03275
摘要

Surface-structure engineering represents an attractive strategy to optimize the energy conversion performance of nanocatalysts using their deliberately controlled exposed facets. To further exploit the potential of non-PGM-based spinel catalysts for alkaline oxygen reduction reaction (ORR), a cathodic fuel cell reaction, we hereby report a strategy of ORR improvement by controlling the crystallographic facets of ultra-small CuMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub> spinel nanocatalysts through a developed colloidal synthesis approach. The synthesis of CuMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub> nanocrystals with morphological control relies on the design and selection of the Cu-/Mn-precursors with striking discrepancies in reaction kinetics. Following carbon loading and an annealing post-treatment of the as-synthesized nanocatalysts, the exclusively {101} facet-exposed CuMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub> spinel nano-octahedra exhibit improved electrocatalytic activity toward ORR in 1 M KOH, when compared to their spherical counterparts, exhibiting a mass activity (MA) of 37.6 A/g at 0.85 V. After 10,000 cycles of ORR durability test, the nano-octahedra still retain an MA of 24.5 A/g, which is twice that of the CuMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub> spinel nanospheres. Structural characterizations after durability testing indicate that the MA decay is likely associated with a decrease in the Mn<sup>3+</sup> fraction and the emergence of Cu<sup>+</sup> on CuMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub> nano-octahedral surfaces. Finally, as a paradigm, this synthesis approach could be extended to other Mn-based spinel nanocatalysts with precise shape control, enabling us to understand and establish the relationship between the surface lattice/valence state and electrocatalytic properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
鸢翔flybird完成签到,获得积分10
1秒前
甜蜜的缘郡完成签到,获得积分10
2秒前
研友_ZGDQK8发布了新的文献求助10
5秒前
鹏程完成签到,获得积分10
5秒前
卡卡发布了新的文献求助10
5秒前
XIEQ发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
medgreat发布了新的文献求助10
7秒前
精灵发布了新的文献求助20
9秒前
9秒前
大模型应助ayu采纳,获得10
9秒前
yysghr完成签到,获得积分10
9秒前
传奇3应助cc采纳,获得10
12秒前
yysghr发布了新的文献求助10
12秒前
thin完成签到,获得积分10
13秒前
ax8888发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
SUNLE完成签到,获得积分10
15秒前
zmj发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
ZL完成签到 ,获得积分10
17秒前
传奇3应助卡卡采纳,获得10
17秒前
18秒前
18秒前
华仔应助追光者采纳,获得10
20秒前
脑洞疼应助木木采纳,获得10
21秒前
wuyi完成签到,获得积分10
21秒前
ayu发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
乌日发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
忧伤的步美完成签到,获得积分10
24秒前
joeqin完成签到,获得积分10
25秒前
天天快乐应助xn采纳,获得10
25秒前
vgdog发布了新的文献求助10
25秒前
761997580完成签到 ,获得积分10
26秒前
烟花应助凝子老师采纳,获得10
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5605773
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4690365
关于积分的说明 14863216
捐赠科研通 4702671
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2542266
邀请新用户注册赠送积分活动 1507862
关于科研通互助平台的介绍 1472159