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
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
希望天下0贩的0的应助被meng采纳,获得10
1秒前
好好完成签到,获得积分10
1秒前
Shohan完成签到 ,获得积分10
1秒前
科研通AI6.2的应助被雪糕采纳,获得10
2秒前
2秒前
jackhlj完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
张荣基发布了新的文献求助10
3秒前
天行马发布了新的文献求助100
4秒前
喜悦桥完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
安静的幻儿完成签到,获得积分10
5秒前
Pendulium完成签到,获得积分10
5秒前
充电宝的应助被茉莉拿铁采纳,获得10
6秒前
yzhou发布了新的文献求助10
8秒前
伯陵完成签到,获得积分10
8秒前
青柠发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
东起欧发布了新的文献求助10
10秒前
jasmine完成签到,获得积分10
10秒前
一把过完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
交感完成签到,获得积分10
11秒前
七喜完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
Zzz0321完成签到,获得积分10
12秒前
等待若剑完成签到,获得积分20
12秒前
信号完成签到,获得积分10
13秒前
LYT发布了新的文献求助10
13秒前
远方发布了新的文献求助10
14秒前
沉静白云完成签到,获得积分10
14秒前
魏子合完成签到 ,获得积分10
14秒前
伯陵发布了新的文献求助10
14秒前
ttt完成签到,获得积分10
14秒前
酷波er的应助被梅林渔夫采纳,获得10
14秒前
活力的招牌完成签到 ,获得积分10
16秒前
Mxy给Mxy的求助进行了留言
16秒前
浪里白条发布了新的文献求助10
16秒前
12完成签到 ,获得积分10
17秒前
mumeinv发布了新的文献求助10
18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
Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 14 Volume Set, 2nd Edition(本书共14册,本求助8volume-14volume共7册,独立harcover版本,非网络版本e-EROS 版,不能网络版转化PDF或提取PDF) 2000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7962134
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9432970
关于积分的说明 21019334
捐赠科研通 7540503
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3371231
关于科研通互助平台的介绍 2506824
邀请新用户注册赠送积分活动 2403690