Tetraiodo Fe/Ni phthalocyanine-based molecular catalysts for highly efficient oxygen reduction reaction and oxygen evolution reaction: Constructing a built-in electric field with iodine groups

过电位 催化作用 酞菁 双功能 化学 析氧 密度泛函理论 氧气 无机化学 物理化学 电极 电化学 计算化学 有机化学
作者
Jingshun Shen,Qi Liu,Yuexing Zhang,Qiqi Sun,Yuming Zhang,Hao Li,Yanli Chen,Guangwu Yang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:655: 474-484 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.11.036
摘要

In this paper, we report on the preparation and catalysis of a bifunctional molecular catalyst (Fe[Pc(I)4] + Ni[Pc(I)4]@NCPDI) for oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) in rechargeable Zn-air batteries. This catalyst is prepared by self-assembling tetraiodo metal phthalocyanines (Fe[Pc(I)4] and Ni[Pc(I)4]) on a 2D N-doped carbon material (NCPDI) through π-π interactions. The introduction of iodine groups in the edge of phthalocyanines controls the density of electron cloud and electrostatic potential around Fe-N/Ni-N sites and constructs a built-in electric field that facilitates directional transport of charges, enhancing the catalytic activity of the catalyst. Density functional theory (DFT) calculations support this mechanism by showing a reduced energy barrier for the ORR rate-determining step (RDS). The Fe[Pc(I)4] + Ni[Pc(I)4]@NCPDI exhibits excellent performance outperforming 20 wt% Pt/C and single-molecule self-assembled Fe[Pc(I)4]@NCPDI and Ni[Pc(I)4]@NCPDI, with a half-wave potential of E1/2 = 0.940 V in the ORR process under alkaline condition. During the OER process, Fe[Pc(I)4] + Ni[Pc(I)4]@NCPDI exhibited a low overpotential of 298 mV at 10 mA cm−2 under the alkaline condition, which is much better than RuO2, Fe[Pc(I)4]@NCPDI and Ni[Pc(I)4]@NCPDI. The catalyst also demonstrates excellent catalysis and durability in rechargeable Zn-air batteries. This work provides a simple and specific method to develop efficient multifunctional molecular electrocatalysts.
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
C1完成签到,获得积分20
刚刚
斯文123完成签到,获得积分10
1秒前
香蕉猴子啦啦啦完成签到,获得积分10
2秒前
舒心的菀发布了新的文献求助10
3秒前
sci_fp应助朱陈采纳,获得10
3秒前
清脆山水完成签到,获得积分10
3秒前
共享精神应助朱陈采纳,获得10
3秒前
深情安青应助斯文123采纳,获得10
4秒前
aaaaa完成签到,获得积分20
4秒前
yyc完成签到,获得积分10
4秒前
xx完成签到 ,获得积分20
6秒前
9秒前
wjt发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
哲别发布了新的文献求助10
14秒前
芋泥奶酪完成签到,获得积分10
15秒前
思源应助幸运采纳,获得10
16秒前
彭佳丽发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
要减肥的以一完成签到 ,获得积分10
17秒前
19秒前
19秒前
20秒前
可爱的函函应助TBHP采纳,获得10
22秒前
完美世界应助哲别采纳,获得10
23秒前
23秒前
tu发布了新的文献求助10
24秒前
布比卡因完成签到,获得积分10
26秒前
潇洒元菱发布了新的文献求助10
26秒前
星启发布了新的文献求助10
26秒前
27秒前
27秒前
28秒前
28秒前
小李子完成签到 ,获得积分10
28秒前
Wangxiyao发布了新的文献求助10
28秒前
Lucas应助gxmu6322采纳,获得10
30秒前
Hello应助彭佳丽采纳,获得10
30秒前
AA发布了新的文献求助10
31秒前
31秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7296649
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8915002
关于积分的说明 18877368
捐赠科研通 6962686
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3210451
关于科研通互助平台的介绍 2379733
邀请新用户注册赠送积分活动 2186836