Hierarchical N-doped CNTs grafted onto MOF-derived porous carbon nanomaterials for efficient oxygen reduction

纳米材料 材料科学 碳纳米管 化学工程 热解 煅烧 电催化剂 碳纤维 吸附 金属有机骨架 催化作用 纳米技术 多孔性 电化学 化学 电极 复合数 复合材料 有机化学 工程类 物理化学
作者
Yuanyuan Guo,Anrui Dong,Qi Huang,Qipeng Li,Yue Hu,Jinjie Qian,Shaoming Huang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:606: 1833-1841 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.08.180
摘要

The rational design and preparation of nonprecious metal-based oxygen reduction reaction (ORR) catalysts to facilitate electron and mass transport are of great significance in oxygen-involved energy applications. Herein, a stepwise approach to synthesize a type of hierarchically porous N-doped carbon nanotubes (CNTs) grafted onto zinc-based coordination polymer derived carbon nanomaterials (M-NCNT, M = Fe/Co/Ni) is proposed. At first, an isostructural zinc-based metal-organic framework (MOF) to HKUST-1(Cu) (ZnHKUST-1) is solvothermally prepared, and then under pyrolysis to obtain MOF-derived porous carbon. After the secondary calcination, the in-situ formed N-doped CNTs are efficiently catalyzed by iron group metal-based nanoparticles (Fe/Co/Ni), which are thermally reduced by porous carbon together with additional urea. The synergistic effect between ultrahigh porosity, large surface area, suitable N-doping, high graphitization degree, and ultrafine metal particles prompts M-NCNT series to exhibit satisfactory electrocatalysis in oxygen reduction. Among them, Fe-NCNT owns the optimal ORR activity with high positive onset potential (0.987 V), half-wave potential (0.860 V) and large diffusion-limited current density (4.893 mA cm-2). Meanwhile, it shows a high current retention of 90.7% after the 24-hour stability, and the obtained Zn-air battery by Fe-NCNT with open-circuit voltage of 1.44 V owns moderate capacity and satisfying stability. The demonstrated method to prepare hierarchically porous N-doped carbon nanomaterials stemmed from MOF precursors unfolds a new route for the facile construction of efficient nanocatalysts for advanced energy applications.

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
Much完成签到 ,获得积分10
1秒前
典雅问寒应助zongzi12138采纳,获得10
1秒前
活泼草莓完成签到 ,获得积分10
2秒前
纪靖雁完成签到 ,获得积分10
2秒前
掠影完成签到,获得积分10
2秒前
Bake完成签到 ,获得积分10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
许xu发布了新的文献求助10
5秒前
田1986完成签到,获得积分10
5秒前
忐忑的书桃完成签到 ,获得积分10
6秒前
知了完成签到 ,获得积分10
7秒前
caicai完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
ylyao完成签到,获得积分10
10秒前
小钥匙完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
wxx完成签到,获得积分10
11秒前
应见惯完成签到 ,获得积分10
14秒前
chenyunxia完成签到,获得积分10
15秒前
月冷完成签到 ,获得积分10
16秒前
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
李y梅子完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
俊逸的幻桃完成签到 ,获得积分10
19秒前
DD完成签到 ,获得积分20
20秒前
雨旸时若完成签到,获得积分10
20秒前
安详的冷安完成签到,获得积分10
20秒前
linfordlu完成签到,获得积分0
21秒前
无事完成签到 ,获得积分10
21秒前
zongzi12138完成签到,获得积分0
21秒前
苏素完成签到,获得积分10
22秒前
Ricardo完成签到 ,获得积分10
23秒前
半梦半醒发布了新的文献求助60
24秒前
一三二五七完成签到 ,获得积分10
25秒前
wenxiang发布了新的文献求助10
26秒前
biozy完成签到,获得积分10
27秒前
27秒前
123完成签到,获得积分10
28秒前
科研通AI6.1应助许xu采纳,获得10
28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
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
从k到英国情人 1700
„Semitische Wissenschaften“? 1510
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 5773428
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5611061
关于积分的说明 15431143
捐赠科研通 4905922
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2639929
邀请新用户注册赠送积分活动 1587829
关于科研通互助平台的介绍 1542833