Highly coordinative molecular cobalt–phthalocyanine electrocatalyst on an oxidized single-walled carbon nanotube for efficient hydrogen peroxide production

钴 过氧化氢 电催化剂 酞菁 催化作用 碳纳米管 材料科学 光化学 化学工程 化学 无机化学 纳米技术 有机化学 电极 电化学 物理化学 工程类
作者
Yaoxin Li,Haoying Cheng,Meilin Wang,Jiaoxing Xu,Lunhui Guan
出处
期刊:Materials horizons [Royal Society of Chemistry]
卷期号:11 (10): 2517-2527 被引量:16
标识
DOI:10.1039/d3mh02142d
摘要

H2O2 production via the two-electron oxygen reduction reaction (2e- ORR) offers a potential alternative to the current anthraquinone method owing to its efficiency and environmental friendliness. However, it is necessary to determine the structures of electrocatalysts with cost-effectiveness and high efficiency for future industrialization demand. Herein, a supramolecular catalyst composed of cobalt-phthalocyanine on a near-monodispersed and oxidized single-walled carbon nanotube (CoPc/o-SWCNT) was synthesized via a solution self-assembly method for catalyzing the 2e- ORR for H2O2 electrosynthesis. Benefiting from the enhanced intermolecular interaction by introducing oxygen functional groups on o-SWCNTs, the oxidation states of single-atom Co sites were tuned via the formation of two extra Co-O bonds. Coupled with structural characterizations, density-functional theory (DFT) calculations reveal that the depressed d-band center of the Co site regulated by two axially-bridged O atoms gives rise to a suitable binding strength of oxygen intermediates (*OOH) to favor the 2e- ORR. Thus, the CoPc-6wt%/o-SWCNT-2 catalyst with optimized synthetic parameters delivers competitive 2e- ORR performance for H2O2 electrosynthesis in a neutral electrolyte (pH = 7), including enhanced H2O2 generation, satisfactory molar selectivity of ∼83-95% and long-period stability (75 h) in H-cell measurement. Moreover, it could also be boosted to show a high current of 45 mA cm-2, recorded turnover frequency of 25.3 ± 0.5 s-1 and maximum H2O2 production rate of 5.85 mol g-1 h-1 with a continuous H2O2 accumulation of 1.2 wt% in a flow-cell device, which outperformed most of the reported neutral-selective nonprecious metal single-atom catalysts.
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
白水完成签到,获得积分10
1秒前
NexusExplorer的应助被wszhang采纳,获得10
3秒前
踏实的凝冬完成签到 ,获得积分10
3秒前
yi完成签到 ,获得积分10
3秒前
蓝天的应助被你拿你采纳,获得10
4秒前
傻傻的夜柳完成签到 ,获得积分10
4秒前
雨恋凡尘完成签到,获得积分0
5秒前
CC完成签到,获得积分10
6秒前
等待的起眸完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
dde发布了新的文献求助10
12秒前
文不叮完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
firewei完成签到,获得积分20
15秒前
残剑月完成签到,获得积分20
18秒前
yang完成签到 ,获得积分10
18秒前
残剑月发布了新的文献求助10
20秒前
大模型的应助被残剑月采纳,获得10
23秒前
31秒前
折光完成签到 ,获得积分10
37秒前
37秒前
star完成签到 ,获得积分10
37秒前
gxy发布了新的文献求助10
38秒前
关远航完成签到,获得积分10
39秒前
Di完成签到 ,获得积分10
41秒前
42秒前
菓小柒完成签到 ,获得积分10
47秒前
walker007发布了新的文献求助10
48秒前
直率的一凤完成签到 ,获得积分10
50秒前
Banff的应助被wszhang采纳,获得10
51秒前
55秒前
walker007完成签到,获得积分10
58秒前
郭子兴发布了新的文献求助10
58秒前
peepul完成签到,获得积分10
1分钟前
吉吉国王的跟班完成签到 ,获得积分10
1分钟前
祁岳颐完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高大的紫萍完成签到,获得积分10
1分钟前
滕祥的应助被科研通管家采纳,获得30
1分钟前
滕祥的应助被科研通管家采纳,获得30
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Arbitrage Theory in Discrete and Continuous Time 500
English Longitudinal Study of Ageing: Waves 0-11, 1998-2024 300
2026-2030年中國基因檢測行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告 300
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 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 7828566
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9353574
关于积分的说明 20573611
捐赠科研通 7421390
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3335860
关于科研通互助平台的介绍 2480776
邀请新用户注册赠送积分活动 2356331