Facile synthesis of carbon co-doped with nitrogen and phosphorus as metal-free electrocatalyst with precisely controlled pore structure and dual heteroatoms for oxygen reduction reaction

催化作用 杂原子 电催化剂 碳纤维 材料科学 无机化学 金属 化学工程 可逆氢电极 兴奋剂 化学 电化学 电极 有机化学 物理化学 冶金 复合材料 戒指(化学) 参比电极 工程类 复合数 光电子学
作者
Ryuji Takada,Yasuhiro Shu,Yurika Taniguchi,Xinran Yang,Koji Miyake,Yoshiaki Uchida,Norikazu Nishiyama
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:218: 118719-118719 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.118719
摘要

Electrocatalysts used in sustainable energy conversion devices, such as fuel cells and air-metal batteries, have been widely investigated. Pt-based catalysts are widely used in the oxygen reduction reaction (ORR), which is a key reaction in these devices; however, these catalysts are highly expensive and unstable, thus impeding commercialization. Therefore, metal-free catalysts have attracted significant research interest as alternatives to noble-metal-based catalysts. We synthesized N and P co-doped carbon using a mixture of glycine and phytic acid, followed by CO2 activation to improve porosity. The optimized catalyst (CNP-act825-4) exhibited onset and half-wave potentials of 0.925 V vs. reversible hydrogen electrode (RHE) and 0.838 V vs. RHE, respectively. Density functional theory calculations revealed that the catalytic performance was attributed to the synergistic effects between graphitic-N and oxidized graphitic-P, in addition to the suitable porosity for ORR. This study provides a simple method for synthesizing N and P co-doped carbon and describes the effects of introducing N and P in electron distribution for ORR activity. This study demonstrates that N and P co-doping facilitates the effective preparation of highly active metal-free N and P co-doped catalysts. This study unlocks the possibility of maximizing the potential of metal-free multi-heteroatom-doped carbons for electrocatalytic processes via precise nanoscale control of the chemical states of multi-heteroatoms and pore structures.

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
化学星冰乐加桃完成签到 ,获得积分10
1秒前
grace完成签到 ,获得积分10
7秒前
kanong完成签到,获得积分0
8秒前
105完成签到 ,获得积分0
8秒前
LIVE完成签到,获得积分10
9秒前
kyt_vip完成签到,获得积分10
10秒前
LNE完成签到,获得积分10
11秒前
对潇潇暮雨完成签到 ,获得积分10
15秒前
情怀应助xzy采纳,获得10
15秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
Joanne完成签到 ,获得积分10
23秒前
23秒前
xzy发布了新的文献求助10
29秒前
32秒前
科研猫完成签到,获得积分10
34秒前
37秒前
zzw发布了新的文献求助10
44秒前
等待小丸子完成签到,获得积分10
45秒前
Jackcaosky完成签到 ,获得积分10
45秒前
忧虑的靖巧完成签到 ,获得积分0
48秒前
殷勤的凝海完成签到 ,获得积分10
55秒前
zzw关闭了zzw文献求助
56秒前
小石榴的爸爸完成签到 ,获得积分10
58秒前
口十木又寸完成签到,获得积分20
1分钟前
歇儿哒哒完成签到,获得积分10
1分钟前
灯笔忆扬完成签到 ,获得积分10
1分钟前
阿俊1212完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小石榴爸爸完成签到 ,获得积分10
1分钟前
安详凡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
强健的惠完成签到 ,获得积分10
1分钟前
waveless完成签到,获得积分10
1分钟前
KK应助zzw采纳,获得10
1分钟前
wy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小米完成签到,获得积分10
1分钟前
John完成签到 ,获得积分10
1分钟前
吃吃货完成签到 ,获得积分0
1分钟前
乔杰完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小恐龙怪兽完成签到 ,获得积分10
1分钟前
aoao完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小果完成签到 ,获得积分10
1分钟前
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
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2500
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 600
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6497685
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8293757
关于积分的说明 17696193
捐赠科研通 5593392
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2917435
邀请新用户注册赠送积分活动 1894377
关于科研通互助平台的介绍 1754781