Multi-Level Architecture Optimization of MOF-Templated Co-Based Nanoparticles Embedded in Hollow N-Doped Carbon Polyhedra for Efficient OER and ORR

塔菲尔方程 过电位 析氧 材料科学 催化作用 化学工程 金属有机骨架 纳米颗粒 双功能 纳米技术 碳纤维 化学 电催化剂 电极 电化学 有机化学 吸附 复合材料 物理化学 复合数 工程类
作者
Danni Ding,Kui Shen,Xiaohong Chen,Huirong Chen,Junying Chen,Ting Fan,Rongfang Wu,Yingwei Li
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:8 (9): 7879-7888 被引量:460
标识
DOI:10.1021/acscatal.8b02504
摘要

Emerging clean energy technologies such as regenerative fuel cells and rechargeable metal–air batteries have attracted increasing global interest because of their high efficiency and environmental benignity, but the lack of highly active bifunctional electrocatalysts at low cost for both oxygen reduction and evolution reactions (ORR and OER) greatly hinders their commercial applications. Here, we report the multilevel architecture optimization of Co-based nanoparticles (NPs) embedded in hollow N-doped carbon polyhedra for boosting the ORR and OER, which are fabricated by a two-step pyrolysis–oxidation strategy with a Co-based MOF (ZIF-67) as precursor. The key for this strategy lies in the precise and effective control of the oxidation processes of Co NPs, which enables the synthesis of a series of Co–Co3O4-based nanoarchitectures that are embedded in hollow nitrogen-doped carbon polyhedra (HNCP), including core–shell Co/Co3O4, yolk@shell Co@Co3O4, and hollow Co3O4 NPs. Benefiting from its abundant oxygen vacancies and tetrahedral Co2+ and the potential synergies of CoOx species and nitrogen-doped carbon as well as the efficient mass transfer of hollow and yolk–shell structures, the optimal yolk@shell Co3O4/HNCP-40 exhibits high activity for the OER with a low overpotential of 333 mV at 10 mA cm–2 and a small Tafel slope of 69 mV dec–1, which is better than those of commercial IrO2 (its overpotential and Tafel slope are 409 mV at 10 mA cm–2 and 104 mV dec–1, respectively). Meanwhile, the catalyst also exhibits comparable ORR catalytic activity with a half-wave potential of 0.834 V but better stability and methanol tolerance relative to commercial Pt/C (20 wt %), making it a potential bifunctional electrocatalyst for both the OER and ORR. This MOF-templated strategy for multilevel nanostructures provides insights into the development of highly efficient and low-cost bifunctional electrocatalysts for the OER/ORR.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
wheat完成签到,获得积分10
1秒前
雪飞杨完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
yanjiuhuzu完成签到,获得积分10
2秒前
LIU完成签到,获得积分10
3秒前
xieyy6完成签到 ,获得积分10
5秒前
自由的雅容完成签到,获得积分10
6秒前
壮观的晓瑶完成签到 ,获得积分10
6秒前
活泼蜡烛完成签到,获得积分10
10秒前
动听的囧完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
温暖的问候完成签到,获得积分10
12秒前
菠萝水手完成签到,获得积分10
15秒前
XUEWENQIN关注了科研通微信公众号
16秒前
收集快乐完成签到 ,获得积分10
16秒前
caca完成签到 ,获得积分10
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
bkagyin应助酷炫的灵阳采纳,获得10
17秒前
务实的绝悟完成签到,获得积分10
19秒前
林早上完成签到,获得积分10
19秒前
郭浩峰完成签到,获得积分10
19秒前
Lotus完成签到,获得积分10
20秒前
li完成签到,获得积分10
21秒前
倩倩完成签到 ,获得积分10
24秒前
weerfi完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
科研通AI2S应助梦梦梦采纳,获得10
25秒前
丘比特应助Red-Rain采纳,获得10
26秒前
科研通AI6应助jhonnyhuang采纳,获得10
27秒前
没有花活儿完成签到,获得积分10
27秒前
刘一完成签到 ,获得积分10
28秒前
世洁完成签到,获得积分10
28秒前
无奈的萍完成签到,获得积分10
28秒前
XUEWENQIN发布了新的文献求助10
29秒前
iedq完成签到 ,获得积分10
29秒前
31秒前
火星上的寒烟完成签到 ,获得积分10
31秒前
li发布了新的文献求助10
31秒前
Aiden发布了新的文献求助10
34秒前
Red-Rain发布了新的文献求助10
37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
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
以液相層析串聯質譜法分析糖漿產品中活性雙羰基化合物 / 吳瑋元[撰] = Analysis of reactive dicarbonyl species in syrup products by LC-MS/MS / Wei-Yuan Wu 1000
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Scope of Slavic Aspect 600
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
Rousseau, le chemin de ronde 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 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 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5539314
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4626076
关于积分的说明 14597627
捐赠科研通 4566895
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2503687
邀请新用户注册赠送积分活动 1481599
关于科研通互助平台的介绍 1453173