Effect of pH on the Activity of Platinum Group Metal-Free Catalysts in Oxygen Reduction Reaction

催化作用 铂族 化学 铂金 无机化学 金属 氧还原反应 氧气 还原(数学) 氧还原 有机化学 电化学 物理化学 几何学 电极 数学
作者
Santiago Rojas‐Carbonell,Kateryna Artyushkova,Alexey Serov,Carlo Santoro,Ivana Matanović,Plamen Atanassov
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:8 (4): 3041-3053 被引量:219
标识
DOI:10.1021/acscatal.7b03991
摘要

The impact of the electrolyte’s pH on the catalytic activity of platinum group metal-free (PGM-free) catalysts toward the oxygen reduction reaction (ORR) was studied. The results indicate that the ORR mechanism is determined by the affinity of protons and hydroxyls toward multiple functional groups present on the surface of the PGM- free catalyst. It was shown that the ORR is limited by the proton-coupled electron transfer at pH values below 10.5. At higher pH values (>10.5), the reaction occurs in the outer Helmholtz plane (OHP), favoring hydrogen peroxide produc- tion. Using a novel approach, the changes in the surface chemistry of PGM-free catalyst in a full pH range were studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The variations in the surface concentration of nitrogen and carbon species are correlated with the electron transfer process and overall kinetics. This study establishes the critical role of the multitude of surface functional groups, presented as moieties or defects in the carbonaceous “backbone” of the catalyst, in mechanism of oxygen reduction reaction. Understanding the pH-dependent mechanism of ORR provides the basis for rational design of PGM-free catalysts for operation across pH ranges or at a specific pH of interest. This investigation also provides the guidelines for developing and selecting ionomers used as “locally-confined electrolytes”, by taking into account affinities and possible interactions of specific functional groups of the PGM-free catalysts with protons or hydroxyls facilitating the overall ORR kinetics.
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
1秒前
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
顾矜应助Jemmy采纳,获得10
3秒前
我问问完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
忘我实多发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
撒西不理完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
执着千筹发布了新的文献求助10
6秒前
流萤发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
Hello应助搞怪孤丝采纳,获得10
9秒前
脑洞疼应助wei采纳,获得10
9秒前
齐平露发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
科研通AI6应助田果果采纳,获得10
12秒前
共享精神应助gkq采纳,获得10
12秒前
Hello应助小匹夫采纳,获得10
12秒前
诚心蜜粉发布了新的文献求助10
13秒前
研友_EZ1aNZ完成签到,获得积分20
14秒前
粗暴的鱼发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
科研通AI6应助ZLQ采纳,获得10
20秒前
20秒前
丁春秋发布了新的文献求助10
22秒前
hht发布了新的文献求助10
22秒前
有血条就敢上完成签到 ,获得积分10
23秒前
杨明智完成签到 ,获得积分10
23秒前
Vi发布了新的文献求助10
24秒前
YONG完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
26秒前
29秒前
AAA建材批发原哥完成签到,获得积分10
29秒前
29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
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
化妆品原料学 1000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
nephSAP® Nephrology Self-Assessment Program - Hypertension The American Society of Nephrology 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5630382
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4722421
关于积分的说明 14973398
捐赠科研通 4788579
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2556999
邀请新用户注册赠送积分活动 1517960
关于科研通互助平台的介绍 1478553