Nitrogen-doped graphene derived from ionic liquid as metal-free catalyst for oxygen reduction reaction and its mechanisms

石墨烯 催化作用 离子液体 材料科学 氧化物 化学工程 电化学 兴奋剂 无机化学 密度泛函理论 煅烧 杂原子 金属 纳米技术 化学 电极 物理化学 有机化学 计算化学 冶金 工程类 光电子学 戒指(化学)
作者
Yiyi She,Jinfan Chen,Chengxu Zhang,Zhouguang Lu,Meng Ni,Patrick H.‐L. Sit,Michael K.H. Leung
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:225: 513-521 被引量:65
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2018.05.015
摘要

It is of great significance to develop N-doped carbon materials possessing high catalytic activity, excellent durability and low cost for oxygen reduction reaction (ORR) due to imperative for energy devices with high energy density, such as fuel cells and metal-air batteries. Herein, N-doped graphene is prepared by annealing a homogeneous mixture of graphene oxide (GO) and ionic liquid of 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([Bmim]BF4) in N2 atmosphere. By entrapping effect, the ionic liquid serves as both N source and restacking protectant in formation of high-quality N-doped graphene sheets. Electrochemical characterizations reveal that the obtained N-doped graphene possesses excellent electrocatalytic properties for ORR in alkaline condition with onset potential of −39 mV (vs. Hg/HgO) and current density of 5.83 mA cm−2 at −0.9 V (vs. Hg/HgO) at 2500 rpm. The microstructure of the prepared catalysts and their ORR catalytic activities are highly sensitive to calcination temperature and the optimal temperature is 900 °C. Density functional theory (DFT) analysis indicates from the atomic point of view that N atoms with different configurations contribute unequally to the ORR performance enhancement. Pyridinic N at the edge of graphene plays the most significant role in improving ORR performance owing to the largest number of active sites and lower band gap. Based on the experimental and simulation results, the beneficial properties of the as-prepared N-doped graphene for ORR are ascribed to the superior conductivity of graphene, the high N doping content and the high proportion of active pyridinic N species.
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
香蕉觅云的应助被zzl采纳,获得10
1秒前
1秒前
Hola发布了新的文献求助10
1秒前
pililili发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
4秒前
4秒前
djj完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
lanseqch发布了新的文献求助30
6秒前
7秒前
wjw201407发布了新的文献求助10
7秒前
smile完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
djj发布了新的文献求助10
9秒前
wyy完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
挚友发布了新的文献求助50
10秒前
10秒前
money四面八方来完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
坦率黑米完成签到,获得积分10
13秒前
April关注了科研通微信公众号
13秒前
小小瓜关注了科研通微信公众号
14秒前
wyy发布了新的文献求助10
14秒前
睡到十点半完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
脑洞疼的应助被花飞飞凡采纳,获得20
15秒前
16秒前
16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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 800
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8055231
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9481654
关于积分的说明 21308862
捐赠科研通 7623046
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3394300
关于科研通互助平台的介绍 2525297
邀请新用户注册赠送积分活动 2432472