Fe3O4 nanoparticles encapsulated in single-atom Fe–N–C towards efficient oxygen reduction reaction: Effect of the micro and macro pores

塔菲尔方程 催化作用 纳米颗粒 成核 电化学 化学工程 材料科学 吸附 多孔性 碳纤维 纳米技术 化学 无机化学 物理化学 电极 有机化学 复合材料 复合数 工程类
作者
Shuqi Hu,Wenpeng Ni,Daihui Yang,Chao Ma,Jiaheng Zhang,Junfei Duan,Yang Gao,Shiguo Zhang
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:162: 245-255 被引量:117
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2020.02.059
摘要

Abstract Atomically dispersed Fe–N–C catalysts with additional Fe-containing nanoparticles including metal, carbides or oxides have shown great potentials towards oxygen reduction reaction (ORR) catalysis. However, the formation of these synergistically active nanoparticles and the effect of the porous carbon structures remain unclear. In this work, a novel single-atom-involved electrochemical catalyst, i.e., Fe3O4 nanoparticles encapsulated in atomically dispersed Fe–N–C (Fe3O4@FeNC) was reported. The optimized Fe3O4@FeNC exhibits excellent ORR activity with a half-wave potential of 0.890 V and a Tafel slope of 58.8 mV dec−1, comparable with recently reported ORR catalysts and superior to these of commercial Pt/C. More importantly, the porous architectures not only affect the mass transfer and active sites, but casts huge influence on the nucleation of Fe3O4 nanoparticles, the graphitization degree of the carbon support, the chemical environments of the elements, and the ORR catalytic pathways. Density functional theory calculations show stronger O2 adsorption on Fe–N–C when supported on Fe3O4 moieties, which may increase the reactant concentration for ORR and promote the overall activity. These findings will provide important references for the future understanding and design of single-atom-involved catalysts with enhanced electrochemical properties.
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
科研通AI6.1应助甜菜采纳,获得10
1秒前
科研通AI2S应助poletar采纳,获得10
1秒前
蛋妮发布了新的文献求助10
2秒前
Hubert完成签到,获得积分10
3秒前
yby发布了新的文献求助10
4秒前
杜若发布了新的文献求助10
4秒前
6秒前
牛牛牛完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
咿呀完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
咿呀发布了新的文献求助10
14秒前
Spring完成签到,获得积分10
14秒前
YY230512发布了新的文献求助10
15秒前
小马甲应助arsenal采纳,获得10
15秒前
16秒前
17秒前
朴素懿轩发布了新的文献求助10
18秒前
解语花031发布了新的文献求助10
19秒前
爱lx发布了新的文献求助10
21秒前
salokim发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
23秒前
白忘幽发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
25秒前
orixero应助liguangfei采纳,获得10
25秒前
25秒前
27秒前
27秒前
28秒前
风清扬发布了新的文献求助10
28秒前
poletar发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
爱lx完成签到,获得积分10
31秒前
32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
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Free parameter models in liquid scintillation counting 1000
Anionic polymerization of acenaphthylene: identification of impurity species formed as by-products 1000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6312614
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8129175
关于积分的说明 17034933
捐赠科研通 5369569
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2850899
邀请新用户注册赠送积分活动 1828703
关于科研通互助平台的介绍 1680943