Highly active and stable single iron site confined in graphene nanosheets for oxygen reduction reaction

催化作用 石墨烯 材料科学 氧还原反应 电催化剂 甲醇 电子转移 密度泛函理论 氧气 化学工程 金属 纳米技术 活动站点 光化学 计算化学 物理化学 化学 电极 有机化学 电化学 冶金 工程类
作者
Xiaoqi Chen,Liang Yu,Su-Heng Wang,Dehui Deng,Xinhe Bao
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:32: 353-358 被引量:241
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2016.12.056
摘要

Exploring high performance non-precious metal catalysts to substitute Pt for oxygen reduction reaction (ORR) has stimulated wide research interest recently, but it remains a great challenge. Herein, we report a single iron site confined in graphene catalyst via 4N atoms, forming flat FeN4 structure in the matrix of graphene. The optimized catalyst shows a high ORR activity, almost coming up to the activity of commercial 40% Pt/C catalyst, but a significantly higher stability and tolerance to SOx, NOx and methanol with respect to 40% Pt/C. This well-defined structure provides an ideal model to study the catalytic origin of iron-based catalysts. DFT calculations indicate that the high ORR activity origins from highly dispersed and high-density coordinatively unsaturated Fe centers, and the excellent stability origins from the unique confinement of the graphene matrix via 4N atoms. This reaction can proceed easily to H2O via a four electron transfer path way on the single iron site, which is further confirmed by the experiment. This experimental and theoretical study provides a further insight into the nature of the Fe/N/C catalyst and also introduces a reference for designing high efficient catalysts in electrocatalysis.
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
迟大猫应助若狂采纳,获得10
刚刚
11111发布了新的文献求助30
刚刚
溜溜发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
wanli445完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI2S应助satchzhao采纳,获得10
3秒前
是小程啊完成签到 ,获得积分10
3秒前
琪琪扬扬完成签到,获得积分10
4秒前
11111完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
fatal完成签到,获得积分10
7秒前
过分动真发布了新的文献求助20
7秒前
高贵的夜南完成签到,获得积分10
7秒前
火星上的菲鹰给冰激凌UP的求助进行了留言
7秒前
8秒前
尺素寸心发布了新的文献求助10
9秒前
orixero应助BOSLobster采纳,获得10
10秒前
orixero应助yatou5651采纳,获得10
11秒前
在水一方应助卡卡采纳,获得10
11秒前
追寻羿完成签到 ,获得积分10
12秒前
hhzz发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
14秒前
15秒前
15秒前
科研通AI2S应助好玩和有趣采纳,获得10
15秒前
美丽跳跳糖完成签到,获得积分20
15秒前
15秒前
丘比特应助llll采纳,获得10
16秒前
16秒前
迟大猫应助su采纳,获得10
16秒前
发嗲的戎完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
内向凌兰完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
zhappy完成签到,获得积分10
18秒前
satchzhao发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527928
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108040
关于积分的说明 9287614
捐赠科研通 2805836
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540070
邀请新用户注册赠送积分活动 716904
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709808