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
zhenzheng完成签到 ,获得积分0
1秒前
ding的应助被oblivion采纳,获得10
1秒前
1秒前
YUKI2026完成签到,获得积分10
1秒前
Owen的应助被liugm采纳,获得10
1秒前
2秒前
李佳笑发布了新的文献求助10
5秒前
Vito的应助被Ke采纳,获得10
5秒前
阿牛完成签到,获得积分20
5秒前
木子木子发布了新的文献求助10
5秒前
顺利的映天的应助被sin采纳,获得40
6秒前
刻苦电脑完成签到,获得积分10
6秒前
赘婿的应助被HKK采纳,获得10
6秒前
李健的应助被务实寄松采纳,获得10
7秒前
7秒前
柯茗发布了新的文献求助10
7秒前
飞飞的应助被甜甜的易绿采纳,获得10
7秒前
华仔的应助被开放的枫叶采纳,获得10
9秒前
converse完成签到,获得积分10
9秒前
chenx完成签到,获得积分20
9秒前
10秒前
helloxiehan完成签到 ,获得积分10
10秒前
园园完成签到,获得积分20
11秒前
打打的应助被哎呀马丫采纳,获得10
14秒前
bbhk完成签到,获得积分10
14秒前
Yetta完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
不安花生完成签到,获得积分10
15秒前
煜宁HY完成签到,获得积分10
15秒前
evelyn发布了新的文献求助30
16秒前
英姑的应助被SUN采纳,获得10
16秒前
mikel完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
18秒前
19秒前
雪儿发布了新的文献求助10
19秒前
无限进步发布了新的文献求助20
19秒前
华仔的应助被当里个当采纳,获得10
20秒前
zzmine发布了新的文献求助10
20秒前
yihaaaaa发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Organizational Behavior 510
A Silent Apostrophe:The Fayum Portraits 350
Sing with Understanding: Introduction to Theology in Christian Congregational Song, 3rd ed 330
Auslegung und Untersuchung einer invers ausgelegten Beschaufelung eines einstufigen Axialverdichters mit Vorleitrad (German) 300
AI-Contracting 300
四川大学学位论文.郭瑞昂. 基于高压热扩散的n型磷掺杂金刚石半导体制备研究 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 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7839780
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9361675
关于积分的说明 20622169
捐赠科研通 7434121
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3339426
关于科研通互助平台的介绍 2483778
邀请新用户注册赠送积分活动 2361010