Direct Growth of Carbon Nanotubes Doped with Single Atomic Fe–N4 Active Sites and Neighboring Graphitic Nitrogen for Efficient and Stable Oxygen Reduction Electrocatalysis

电催化剂 材料科学 密度泛函理论 氮气 碳纳米管 催化作用 金属 电解质 化学工程 电化学 碳纤维 无机化学 纳米技术 物理化学 电极 计算化学 化学 有机化学 复合材料 工程类 复合数 冶金
作者
Dongsheng Xia,Xin Yang,Lin Xie,Yinping Wei,Wulyu Jiang,Miao Dou,Xuning Li,Jia Li,Lin Gan,Feiyu Kang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:29 (49) 被引量:196
标识
DOI:10.1002/adfm.201906174
摘要

Abstract Single atomic Fe–N x moieties embedded on a high surface area carbon (Fe–N/C) represents one of the most promising nonprecious metal electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte membrane fuel cells. While significant progress has been made in the preparation of Fe–N/C catalysts with high‐density Fe–N x sites, key structural descriptors determining the intrinsic activity of the Fe center remain elusive, and effective ways to enhance the intrinsic activity are still lacking. Moreover, most Fe–N/C catalysts developed to date are built on carbons with rather low graphitization degree, which suffer from relatively severe carbon corrosion and thereby poor stability. The direct growth of carbon nanotubes doped with high‐density Fe–N x sites neighbored with graphitic‐nitrogen‐rich environment is reported here, which are successfully applied as a both active and stable ORR electrocatalyst in fuel cells. Combining both experiments and density functional theory calculations, it is revealed that the neighboring graphitic nitrogen can effectively induce higher filling degree of d‐orbitals and simultaneously decrease on‐site magnetic moment (namely, lowered spin) of the Fe center, which can optimize the binding energies of ORR intermediates and thereby substantially enhance intrinsic ORR activity.

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
刚刚
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
wty应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
1秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
wxd完成签到,获得积分10
1秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
yl完成签到,获得积分20
1秒前
活泼水桃发布了新的文献求助10
1秒前
可耐的以冬完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
MchemG应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
MchemG应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
eternal完成签到,获得积分10
1秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
6666应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5752748
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5476488
关于积分的说明 15374929
捐赠科研通 4891676
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2630633
邀请新用户注册赠送积分活动 1578796
关于科研通互助平台的介绍 1534686