One-Step Conversion from Core–Shell Metal–Organic Framework Materials to Cobalt and Nitrogen Codoped Carbon Nanopolyhedra with Hierarchically Porous Structure for Highly Efficient Oxygen Reduction

材料科学 碳纤维 氧还原反应 多孔性 氮气 氧还原 金属有机骨架 金属 氧气 化学工程 多孔介质 还原(数学) 壳体(结构) 纳米技术 无机化学 冶金 复合材料 电极 有机化学 电化学 吸附 几何学 数学 化学 物理化学 工程类 复合数
作者
Zhaowen Hu,Zhengping Zhang,Zhilin Li,Meiling Dou,Feng Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:9 (19): 16109-16116 被引量:126
标识
DOI:10.1021/acsami.7b00736
摘要

Rational design of porous structure is an effective way to fabricate the nonprecious metal electrocatalysts (NPMCs) toward oxygen reduction reaction (ORR) with high activity comparable or even superior to Pt-based electrocatalysts. Herein, we demonstrate a facile synthetic route to fabricate cobalt and nitrogen codoped carbon nanopolyhedra with hierarchically porous structure (Co,N-HCNP) by one-step carbonization of core-shell structured ZIF-8@ZIF-67 crystals. The resultant Co,N-HCNP electrocatalyst possesses a unique hierarchically micro/mesoporous structure with internal micropores and external mesopores, of which sufficient exposure and accessibility of ORR active sites can be achieved due to the large specific surface area and efficient transport pathway. More importantly, the existence of ZIF-8 core in the core-shell structured ZIF-8@ZIF-67 can promote the homogeneous pyrolysis of ZIF-67 shell, leading to a uniform distribution of Co-Nx active sites for Co,N-HCNP. As a result, the well-designed Co,N-HCNP electrocatalyst exhibits remarkable ORR activity with a high onset potential comparable to the commercial Pt/C, a half-wave potential of 0.855 V (9 mV more positive than that of Pt/C), and a kinetic current density of 63.84 mA cm-2 at 0.8 V (2.3-fold enhancement compared with that of Pt/C) in alkaline electrolyte. Furthermore, the Co,N-HCNP electrocatalyst also presents outstanding electrochemical durability and methanol tolerance in comparison with Pt/C. The unique hierarchically porous structure of Co,N-HCNP achieved in this work provides a new insight into the design and synthesis of nanoarchitecture with targeted pore structure and opens a new avenue for the synthesis of highly efficient NPMCs for ORR.
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
香蕉觅云应助从容的文涛采纳,获得10
1秒前
2秒前
风味蟹黄堡完成签到,获得积分10
2秒前
sln完成签到,获得积分10
3秒前
wuyisha完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
蓝色白羊完成签到,获得积分10
4秒前
iiinns发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
mubiguo发布了新的文献求助10
6秒前
许甜甜鸭应助hi_traffic采纳,获得10
6秒前
kk完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
阔达棉花糖完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
toda完成签到,获得积分10
7秒前
科研通AI5应助芒果采纳,获得10
8秒前
8秒前
Kingrain发布了新的文献求助10
8秒前
粗心的语薇完成签到,获得积分10
8秒前
上官子默完成签到,获得积分10
9秒前
小王发布了新的文献求助10
10秒前
Banana完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
666JACS发布了新的文献求助10
11秒前
研友_LwlAgn发布了新的文献求助10
11秒前
SciGPT应助心想事成采纳,获得10
11秒前
11秒前
鳗鱼涵梅发布了新的文献求助10
12秒前
把科研给搞好才能完成签到,获得积分10
12秒前
甜美的夏之完成签到,获得积分10
13秒前
Aspirin完成签到,获得积分10
13秒前
开心的金完成签到 ,获得积分10
13秒前
Jasper应助菌子锅采纳,获得10
13秒前
13秒前
高分求助中
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
Разработка метода ускоренного контроля качества электрохромных устройств 500
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
Epigenetic Drug Discovery 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3817476
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3360822
关于积分的说明 10409731
捐赠科研通 3078922
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1690869
邀请新用户注册赠送积分活动 814197
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 768065