Templated synthesis of cobalt subnanoclusters dispersed N/C nanocages from COFs for highly-efficient oxygen reduction reaction

纳米笼 煅烧 催化作用 吸附 金属 材料科学 化学工程 氧气 纳米技术 化学 无机化学 有机化学 工程类
作者
Hao Chen,Qiaohong Li,Wensheng Yan,Zhi‐Gang Gu,Jian Zhang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:401: 126149-126149 被引量:50
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.126149
摘要

Development of nonprecious metal-based electrocatalysts with highly efficient oxygen reduction reaction (ORR) has increasingly attracted wide attention in energy conversion and storage systems. In this work, we stepwise grow cobalt chelated COF TpBpy (Co-TpBpy) on silica nanospheres to form core–shell SiO2@Co-TpBpy nanospheres. After calcination high temperatures and removing silica template, cobalt subnanoclusters dispersed in N-doped carbon (N/C) nanocages are obtained for ORR. As a result, the Co-TpBpy-800 nanocages exhibit highly efficient activity on electrocatalytic ORR with 0.831 V of half-wave potential and high stability. Moreover, DFT calculation verifies the resulting unique nanocages reveal an unconventional five-step ORR process in which it skips the intermediate OOH* because the oxygen dissociation and adsorption directly occur on the catalyst surface. The present work will help the development of highly-efficient nonprecious metal-based catalysts for various energy applications.
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