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 BV]
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.

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
zbb发布了新的文献求助100
1秒前
1秒前
2052669099应助霸气的荔枝采纳,获得10
6秒前
9秒前
12秒前
tszjw168发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
15秒前
17秒前
18秒前
19秒前
蓝天发布了新的文献求助30
19秒前
bkagyin应助jewelliang采纳,获得10
20秒前
乐乐应助大方夏寒采纳,获得10
21秒前
tszjw168发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
sci01发布了新的文献求助10
23秒前
123发布了新的文献求助10
24秒前
难过含烟完成签到 ,获得积分10
24秒前
ADDDGDD完成签到,获得积分10
24秒前
默默访冬完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
Krsky完成签到,获得积分10
27秒前
无花果应助123采纳,获得10
30秒前
jewelliang发布了新的文献求助10
32秒前
Sakura完成签到 ,获得积分10
33秒前
赵李锋完成签到,获得积分10
37秒前
jewelliang完成签到,获得积分10
37秒前
39秒前
大力的灵雁应助有归采纳,获得20
40秒前
41秒前
41秒前
苏紫梗桔完成签到 ,获得积分10
42秒前
44秒前
认真生活发布了新的文献求助10
45秒前
岳红健发布了新的文献求助10
46秒前
tszjw168发布了新的文献求助10
46秒前
123发布了新的文献求助10
51秒前
完美世界应助岳红健采纳,获得10
51秒前
53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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6349520
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8164410
关于积分的说明 17178531
捐赠科研通 5405789
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2862313
邀请新用户注册赠送积分活动 1839967
关于科研通互助平台的介绍 1689142