Solvent effect to modulate nitrogen dopant in Co-N-C catalysts for oxygen reduction reaction acceleration

催化作用 掺杂剂 化学 合理设计 氮气 金属 溶剂 铂金 氧气 氧还原反应 组合化学 无机化学 材料科学 纳米技术 有机化学 电极 物理化学 兴奋剂 电化学 光电子学
作者
Lingfeng Li,Guokang Han,Yandi Wen,Yuxin Liu,Rang Xiao,Wei Zhang,Fanpeng Kong,Lei Du,Yulin Ma,Pengjian Zuo,Chunyu Du,Geping Yin
出处
期刊:Fuel [Elsevier BV]
卷期号:345: 128199-128199 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.fuel.2023.128199
摘要

Rational design of platinum group metal (PGM)-free catalysts, e.g., M−N−C catalysts, with well-defined structure is highly essential to replace the conventional PGM-based catalysts towards oxygen reduction reaction (ORR), which, however, is still challenging. Particularly, extra nitrogen plays an important role in the ORR performance of M−N−C but the mechanism remains unclear. In this work, a facile modulation strategy based on solvent effect is proposed to tailor nitrogen dopants in the metal organic frameworks (MOFs)-derived Co-N-C catalysts. DFT calculations reveal that the synergy of pyridinic-N and CoNx significantly accelerate the ORR. Reasonably, the optimized Co-N-C catalyst shows superior onset potential (Eonset) of 0.915 V and half-wave potential (E1/2) of 0.785 V toward ORR. This work may pave an avenue for the precise construction of active moieties in large-scale preparation of PGM-free ORR catalyst.
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