Nitrogen-carbon-encapsulated Fe3C nanoparticles as highly efficient earth-abundant oxygen reduction electrocatalysts

材料科学 电催化剂 限制电流 催化作用 碳化 甲醇 化学工程 甲酸 碳纳米管 纳米颗粒 碳纤维 纳米技术 无机化学 电化学 电极 化学 复合数 有机化学 复合材料 物理化学 工程类 扫描电子显微镜
作者
Cuiping Wang,Zhi Li,Jie Lei,Song Li,Stijn F. L. Mertens,Jin‐Song Hu
出处
期刊:Science China. Materials [Springer Nature]
卷期号:67 (3): 762-770 被引量:6
标识
DOI:10.1007/s40843-023-2768-3
摘要

The design and synthesis of the highly active metal-organic framework (MOF)-based catalysts open new avenues to facilitate the kinetically unfavorable oxygen reduction reaction (ORR). In this paper, we elucidate the design and fabrication of an efficient electrocatalyst with a novel structure for the enhancement of the ORR performance by decorating the surface of the ZIF-8 precursor with ferrocene formic acid, followed by a two-step carbonization process, which is critical for the encapsulation of pyrolytic Fe3C nanoparticles (NPs) into carbon nanotubes (CNTs) and the isolation of Fe single atoms onto an N-doped carbon (NC) matrix. Moreover, the relative Fe content is vital to optimize the ORR performance of the catalysts. The resulting Fe3C@CNT/NC-M catalyst has an optimized structure. It shows great long-term stability and excellent electrocatalytic ORR performance in alkaline solution, with the half-wave potential and limiting current reaching 0.941 V and 6.31 mA cm−2, respectively. Furthermore, the electrocatalyst has a strong tolerance to and good stability in a methanol solution. The Fe3C@CNT/NC-M zinc-air battery delivers a large open-circuit potential of 1.525 V, a peak power density of 348 mW cm−2 at 420 mA cm−2, and a maximum capacity of 843 mA h gZn−1 at 10 mA cm−2. Thus, this synthetic strategy provides a promising pathway toward constructing MOF-based electrocatalytic materials with effective and stable ORR performance.
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
ManLi完成签到,获得积分10
1秒前
Nancy完成签到,获得积分20
1秒前
研友_VZG7GZ应助MMMMMMM采纳,获得10
2秒前
还没有完成签到,获得积分20
3秒前
李婧祎完成签到,获得积分10
4秒前
完美世界应助cancihappy采纳,获得10
4秒前
wang完成签到,获得积分10
5秒前
Hello应助ManLi采纳,获得10
7秒前
小星星发布了新的文献求助30
8秒前
丸子完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
八八发布了新的文献求助10
11秒前
kelexh发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
Joanna完成签到,获得积分10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
不安乐瑶完成签到,获得积分10
14秒前
zzzzz发布了新的文献求助20
15秒前
深情安青应助gkq采纳,获得10
16秒前
sheep完成签到,获得积分10
16秒前
小咸鱼完成签到 ,获得积分10
17秒前
啥也不会完成签到,获得积分10
17秒前
epsilonN完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
脑洞疼应助小蒋采纳,获得10
19秒前
大模型应助宝海青采纳,获得10
19秒前
Denny完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
21秒前
源源元完成签到 ,获得积分10
22秒前
22秒前
24秒前
李爱国应助LLLucen采纳,获得10
24秒前
25秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
26秒前
gkq发布了新的文献求助10
27秒前
27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
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 6000
Real World Research, 5th Edition 680
Superabsorbent Polymers 600
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
Between high and low : a chronology of the early Hellenistic period 500
Advanced Memory Technology: Functional Materials and Devices 500
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 5675259
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4944557
关于积分的说明 15152263
捐赠科研通 4834457
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2589502
邀请新用户注册赠送积分活动 1543138
关于科研通互助平台的介绍 1501068