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3D Co-N-doped hollow carbon spheres as excellent bifunctional electrocatalysts for oxygen reduction reaction and oxygen evolution reaction

塔菲尔方程 双功能 催化作用 电催化剂 限制电流 析氧 氧气 碳纤维 材料科学 甲醇 化学工程 无机化学 纳米技术 化学 电化学 电极 物理化学 复合材料 有机化学 工程类 复合数
作者
Shichang Cai,Zihan Meng,Haolin Tang,Yi Wang,Panagiotis Tsiakaras
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:217: 477-484 被引量:219
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2017.06.008
摘要

Abstract Non-precious materials have been considered as promising bifunctional catalysts towards oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). In the present work, a three dimensional (3D) Co-N co-doped hollow carbon sphere (HCS) electrocatalyst is synthesized at room temperature by the aid of a facile preparation method. The as obtained Co-N co-doped catalyst exhibits excellent catalytic activity towards both ORR and OER due to its high surface area and to 3D hollow architecture. For the ORR, the catalyst shows more positive onset-potential (of ∼0.962 V vs. RHE) and larger diffusion limiting current density (5.55 mA cm −2 ) compared with benchmark Pt/C catalyst in alkaline medium. Moreover, the as synthesized catalyst exhibits low potential (1.720 V vs. RHE) at the current density of 10 mA cm −2 and small Tafel slope (81 mV dec −1 ) for OER. In addition, the catalyst exhibits remarkable methanol tolerance and good long-term stability under working conditions. This strategy provides a facile and effective method for the preparation of non-noble metal catalysts with 3D hollow structure for energy conversion and storage applications.
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