Engineering Pt Nanoparticles with Fe and N Codoped Carbon to Boost Oxygen Reduction Catalytic Performance in Acidic Electrolyte

氧还原 催化作用 电解质 纳米颗粒 碳纤维 氧还原反应 无机化学 氧气 材料科学 还原(数学) 化学工程 化学
作者
Nanhong Xie,Min Zhang,Bo‐Qing Xu
出处
期刊:Energy technology [Wiley]
卷期号:8 (9) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/ente.202000393
摘要

While high cost and lack of long‐term stability of Pt‐based catalysts have been impeding their practical application in oxygen reduction reaction (ORR) in fuel cell technologies, iron and nitrogen codoped carbons (Fe–N–C) are appearing to be stable but unfortunately less‐active catalysts in acidic electrolyte. Herein, an in situ surfactant‐free Pt deposition approach to fabricate Pt nanoparticles (NPs) onto well‐designed Fe–N–C nanostructures for producing highly performing Pt/Fe–N–C catalyst for ORR in acidic electrolyte is reported. Physical and electrochemical characterizations uncovered that electron transfer from Fe–N–C to their supported Pt NPs would weaken the adsorption of O2 on the Pt surface, therefore improving the intrinsic activity of Pt for ORR. On optimizing the Pt loading, the intrinsic and mass‐specific activity data of Pt in Pt/Fe–N–C are maximized at ≈0.93 mA cm−2 and 0.46 A mg−1‐Pt, respectively, much higher than those for commercial Pt/C (0.21 mA cm−2, 0.19 A mg−1‐Pt). The Pt/Fe–N–C catalyst also shows an intriguing long‐term stability during the accelerated durability test. A new avenue for taking the advantages of Pt and non‐noble metal ORR catalysts is pointed for achieving much better ones to accomplish ORR in acidic electrolyte.

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