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Highly dispersed Co atoms anchored in porous nitrogen-doped carbon for acidic H2O2 electrosynthesis

电合成 碳化 碳纤维 无机化学 化学 纳米颗粒 吸附 催化作用 化学工程 电化学 材料科学 纳米技术 有机化学 电极 物理化学 复合材料 工程类 复合数
作者
Jingjing Zhang,Wei Liu,Feng He,Min Young Song,Xiao Huang,Tao Shen,Jingwen Li,Chang Zhang,Jian Zhang,Deli Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:438: 135619-135619 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.135619
摘要

Cobalt–nitrogen–carbon (Co–N–C) materials exhibit great potential for H2O2 electrosynthesis through the oxygen reduction reaction (ORR). However, the encapsulated Co nanoparticles reduce the Faradic efficiency of H2O2 production. Herein, highly dispersed cobalt atoms anchored in porous N-doped carbon (p–Co–N–C) via a carbonization-alkalization-acidification strategy are prepared and prove to be efficient for H2O2 electrosynthesis in acidic media. The H2O2 selectivity on the p–Co–N–C is over 90%, which is three times higher than that of Co nanoparticles encapsulated in N-doped carbon. Notably, the p–Co–N–C displays a H2O2 production rate of 2,460.8 mg L−1h−1 and a malachite green degradation rate of 90% within 8 min when employed in a flow cell. The enhanced performance of p–Co–N–C for H2O2 electrosynthesis originates from the highly dispersed Co–Nx species and hierarchical porous architecture. The Co–Nx species can provide active sites for O2 and reaction intermediate adsorption and the hierarchical porous architecture can promote the diffusion of H2O2 into the bulk solution. This work provides a facile synthesis strategy for non-precious metal materials in various energy-related applications.
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