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
刚刚
acp1810完成签到,获得积分10
2秒前
Yolo完成签到,获得积分10
3秒前
月亮姥姥发布了新的文献求助10
3秒前
Xdxiaoying完成签到,获得积分10
4秒前
鸿磊发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
SKD完成签到,获得积分10
6秒前
完美世界应助缥缈安荷采纳,获得10
7秒前
科研通AI6.3应助悦耳含蕾采纳,获得10
7秒前
书书完成签到 ,获得积分10
7秒前
123完成签到,获得积分10
8秒前
千空应助高大的不可采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
9秒前
小u发布了新的文献求助10
10秒前
bro.wang发布了新的文献求助10
10秒前
小虫发布了新的文献求助20
10秒前
11秒前
千空应助苏酥采纳,获得10
11秒前
12秒前
SIDEsss完成签到,获得积分10
12秒前
奋斗甜瓜发布了新的文献求助10
12秒前
课题分离发布了新的文献求助30
13秒前
acs924发布了新的文献求助10
13秒前
我是老大应助月亮姥姥采纳,获得10
13秒前
甜美的芷完成签到,获得积分10
13秒前
myli完成签到,获得积分10
13秒前
莫白完成签到,获得积分10
13秒前
贺豪完成签到 ,获得积分10
14秒前
yyj发布了新的文献求助10
15秒前
贪玩的秋柔应助胖虎采纳,获得50
15秒前
朱桂林完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
Akim应助liguobs采纳,获得10
16秒前
17秒前
17秒前
18秒前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
Decentring Leadership 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
GMP in Practice: Regulatory Expectations for the Pharmaceutical Industry 500
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 6286774
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8105548
关于积分的说明 16952719
捐赠科研通 5352067
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2844280
邀请新用户注册赠送积分活动 1821614
关于科研通互助平台的介绍 1677880