Probing the Oxygen Reduction Reaction Intermediates and Dynamic Active Site Structures of Molecular and Pyrolyzed Fe–N–C Electrocatalysts by In Situ Raman Spectroscopy

电催化剂 拉曼光谱 氧还原反应 原位 催化作用 化学 热解 反应中间体 光化学 活动站点 组合化学 无机化学 电化学 有机化学 物理化学 电极 物理 光学
作者
Jie Wei,Dongsheng Xia,Yinping Wei,Xuya Zhu,Jia Li,Lin Gan
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (13): 7811-7820 被引量:279
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c00771
摘要

While FeN4 species are widely suggested as the active sites of noble-metal-free Fe–N–C oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts, the ORR mechanism, particularly the rate-determining steps (RDSs) at the Fe centers, and the likely contribution of co-existed C–N active site remain disputed. Moreover, the dynamic structures of the FeN4 active sites during ORR electrocatalysis also remain elusive. By in situ (isotope-labeled) Raman spectroscopy of molecular Fe phthalocyanine (FePc) model catalysts and pyrolyzed Fe–N–C catalysts, we achieve direct, simultaneous spectral identification of the ORR intermediates/RDSs at different active sites under different pH conditions, from which their intrinsic activities and ORR mechanisms can be quantitatively decoupled. Besides the single-atomic Fe–Nx site, two kinds of C–N sites were pinpointed and clarified as separate active sites in pyrolyzed Fe–N–C catalysts, showing different ORR intermediates (*O2– and *OOH) and RDSs. Furthermore, from the FePc model catalyst, we reveal a pH-dependent structural switching of the FeN4 between planar and non-planar structures during ORR electrocatalysis, which provides important insights into their pH-dependent ORR activity (RDS) and stability.
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
xxl发布了新的文献求助10
刚刚
张肥肥发布了新的文献求助10
刚刚
科研通AI6.1应助摸鱼帝王采纳,获得10
刚刚
躺平写文章完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
苗条鹏涛发布了新的文献求助30
刚刚
molihuakai应助番茄采纳,获得10
刚刚
leona发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
hhh发布了新的文献求助10
2秒前
冬日的夏天完成签到,获得积分10
2秒前
小二郎应助小一采纳,获得10
2秒前
Lotus发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
炜博发布了新的文献求助10
4秒前
小马甲应助狄从灵采纳,获得10
4秒前
苗啊苗完成签到,获得积分10
4秒前
酷波er应助躺平写文章采纳,获得10
4秒前
跳跃尔容发布了新的文献求助10
4秒前
刘建伟完成签到,获得积分10
4秒前
Lucas应助白榆采纳,获得10
5秒前
JamesPei应助李龙龙采纳,获得10
5秒前
5秒前
双马尾小男生完成签到,获得积分10
5秒前
小马甲应助Angora采纳,获得10
6秒前
pragmatic发布了新的文献求助10
6秒前
香蕉觅云应助王者采纳,获得10
6秒前
可乐完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
是萱萱鸭完成签到,获得积分10
7秒前
xdd发布了新的文献求助10
7秒前
爆米花应助自然的沛山采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
默默绣连完成签到,获得积分10
7秒前
小怪兽发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
猕猴桃猴发布了新的文献求助10
8秒前
大气的沛槐完成签到 ,获得积分10
8秒前
Jupiter 1234发布了新的文献求助10
9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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 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 6432688
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8248397
关于积分的说明 17542398
捐赠科研通 5490061
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2896748
邀请新用户注册赠送积分活动 1873353
关于科研通互助平台的介绍 1713557