Defect‐Engineered Mesoporous Undoped Carbon Nanoribbons for Benchmark Oxygen Reduction Reaction

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作者
Katam Srinivas,Dawei Liu,Fei Ma,Anran Chen,Ziheng Zhang,Yu Wu,Qi Wu,Yuanfu Chen
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (34) 被引量:18
标识
DOI:10.1002/smll.202301589
摘要

For large-scale fuel cell applications, it is significant to replace expensive Pt-based oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts with nonprecious metal- or metal-free carbon-based catalysts with high activity. However, it is still challenging to deeply understand the role of intrinsic defects and the origin of ORR activity in pure nanocarbon. Therefore, a novel self-assembly and a pyrolysis strategy to fabricate defect-rich mesoporous carbon nanoribbons are presented. Due to the effective regulation of nanoarchitecture, a vast number of defective catalytic sites (edge defects and holes) are exposed, which thereby enhances the electron transfer kinetics and catalytic activity. Such undoped nanoribbons display a large half-wave potential of 0.837 V, excellent long-term stability, and exceptional methanol tolerance, surpassing the most undoped ORR catalysts and the commercial Pt/C (20 wt.%) catalyst. Structural characterizations and density functional theory (DFT) calculations confirm that the zigzag edge defects and the armchair pentagon at the hole defect are responsible for outstanding ORR performance.

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