One-Step Conversion from Core–Shell Metal–Organic Framework Materials to Cobalt and Nitrogen Codoped Carbon Nanopolyhedra with Hierarchically Porous Structure for Highly Efficient Oxygen Reduction

材料科学 碳纤维 钴 氧还原反应 多孔性 氮气 氧还原 金属有机骨架 金属 氧气 化学工程 多孔介质 还原(数学) 壳体(结构) 纳米技术 无机化学 冶金 复合材料 电极 有机化学 电化学 吸附 几何学 数学 化学 物理化学 工程类 复合数
作者
Zhaowen Hu,Zhengping Zhang,Zhilin Li,Meiling Dou,Feng Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (19): 16109-16116 被引量:126
标识
DOI:10.1021/acsami.7b00736
摘要

Rational design of porous structure is an effective way to fabricate the nonprecious metal electrocatalysts (NPMCs) toward oxygen reduction reaction (ORR) with high activity comparable or even superior to Pt-based electrocatalysts. Herein, we demonstrate a facile synthetic route to fabricate cobalt and nitrogen codoped carbon nanopolyhedra with hierarchically porous structure (Co,N-HCNP) by one-step carbonization of core-shell structured ZIF-8@ZIF-67 crystals. The resultant Co,N-HCNP electrocatalyst possesses a unique hierarchically micro/mesoporous structure with internal micropores and external mesopores, of which sufficient exposure and accessibility of ORR active sites can be achieved due to the large specific surface area and efficient transport pathway. More importantly, the existence of ZIF-8 core in the core-shell structured ZIF-8@ZIF-67 can promote the homogeneous pyrolysis of ZIF-67 shell, leading to a uniform distribution of Co-Nx active sites for Co,N-HCNP. As a result, the well-designed Co,N-HCNP electrocatalyst exhibits remarkable ORR activity with a high onset potential comparable to the commercial Pt/C, a half-wave potential of 0.855 V (9 mV more positive than that of Pt/C), and a kinetic current density of 63.84 mA cm-2 at 0.8 V (2.3-fold enhancement compared with that of Pt/C) in alkaline electrolyte. Furthermore, the Co,N-HCNP electrocatalyst also presents outstanding electrochemical durability and methanol tolerance in comparison with Pt/C. The unique hierarchically porous structure of Co,N-HCNP achieved in this work provides a new insight into the design and synthesis of nanoarchitecture with targeted pore structure and opens a new avenue for the synthesis of highly efficient NPMCs for 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
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
风清扬发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
Iamrobot发布了新的文献求助10
刚刚
乐乐的应助被ccc采纳,获得10
1秒前
李斌发布了新的文献求助30
1秒前
11完成签到,获得积分10
1秒前
凛然发布了新的文献求助10
2秒前
Gurlstrian完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
jiao完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
长情平彤发布了新的文献求助10
7秒前
10秒前
10秒前
大意的乐菱完成签到,获得积分10
10秒前
xiaoxiaoluo完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
流心小汤包完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
风吹麦浪发布了新的文献求助10
11秒前
耶律安明发布了新的文献求助10
13秒前
Julia完成签到,获得积分10
14秒前
传奇3的应助被CJY采纳,获得10
14秒前
14秒前
16秒前
少年啊发布了新的文献求助10
16秒前
独特薯片完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
zzhzyt发布了新的文献求助30
17秒前
潘瑞发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
yyy完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
18秒前
矜暮完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
21秒前
桑榆完成签到,获得积分10
21秒前
紧张的青文完成签到 ,获得积分10
21秒前
xixi发布了新的文献求助10
22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
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Convergent and bidirectional strategies towards the total synthesis of hemibrevetoxin B 300
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7796457
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9332125
关于积分的说明 20447851
捐赠科研通 7386930
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3324993
关于科研通互助平台的介绍 2472303
邀请新用户注册赠送积分活动 2342190