Mn-modified nitrogen-doped Pt-based electrocatalyst for efficient oxygen reduction in aluminum-air batteries

电催化剂 氧还原反应 氧还原 氮气 铝 兴奋剂 材料科学 氧气 催化作用 还原(数学) 无机化学 化学工程 化学 纳米技术 电极 冶金 电化学 光电子学 有机化学 物理化学 工程类 几何学 数学
作者
Gao Li,Yang Song,Xuebing Xu,Chang Li,Chaoquan Hu
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:17 (8): 7126-7135 被引量:14
标识
DOI:10.1007/s12274-024-6573-x
摘要

In this study, a Mn-modified Pt-based catalyst loaded on nitrogen-doped Ketjen black (Mn-Pt/NKB) is prepared using a simple ethylene glycol reduction method. The size of Pt nanoparticles (NPs) is effectively controlled by doping with Mn and N. With the smallest average particle size of 1.7 nm, Mn-Pt/NKB demonstrates half-wave potentials of 0.890 and 0.688 V in the alkaline and neutral electrolytes, respectively, which are superior to those of commercial platinum on activated carbon (Pt/C). When applied as an air cathode in aluminum-air battery, it exhibits ultra-high power densities of 190 (alkaline) and 26.2 mW·cm −2 (neutral). Moreover, the voltage remains stable after 5 h of discharge. The practical application performance of the Mn-Pt/NKB catalyst in an aluminum-air battery is better than that of commercial Pt/C. Furthermore, the oxygen reduction reaction (ORR) mechanism on surfaces with different particle sizes is analyzed using density functional theory. Oxygen cracking is the major pathway on the surface of the small particles with lower energy consumption of 0.5 eV, while water molecule cleavage is the major pathway on the surface of the large particles with higher energy consumption of 0.97 eV. The lower energy consumption of the oxygen cracking pathway further confirms the ORR mechanism for higher activity on small-sized surfaces. This study provides a direction for the rational design of Pt-based catalysts for ORR and sheds light on the commercial development of aluminum-air batteries.
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
刚刚
香蕉觅云的应助被藤藤菜采纳,获得10
刚刚
漂亮糖豆发布了新的文献求助10
1秒前
wanci的应助被张劲松采纳,获得10
2秒前
坦率起眸发布了新的文献求助10
2秒前
852的应助被Dai采纳,获得10
2秒前
x_完成签到,获得积分10
2秒前
小甜桶完成签到 ,获得积分10
2秒前
ding完成签到,获得积分10
4秒前
wy.he的应助被魏一采纳,获得10
4秒前
4秒前
潇洒的惋清的应助被钰宁采纳,获得10
5秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
大脑袋媛媛完成签到,获得积分10
9秒前
故里完成签到,获得积分10
9秒前
Jeff完成签到,获得积分10
10秒前
如意的雨竹完成签到 ,获得积分10
10秒前
科研通AI6.4的应助被蓝枪采纳,获得10
11秒前
科研通AI6.4的应助被蓝枪采纳,获得10
11秒前
思源的应助被yh采纳,获得10
11秒前
null的应助被jujuju采纳,获得10
11秒前
d22110652发布了新的文献求助10
11秒前
ASH完成签到,获得积分10
11秒前
爱听歌大狼完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
01发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
balance完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
漂亮糖豆发布了新的文献求助10
13秒前
大牛顿发布了新的文献求助10
14秒前
张劲松发布了新的文献求助10
15秒前
Virgil完成签到 ,获得积分10
16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
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 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 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8106826
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9515215
关于积分的说明 21496610
捐赠科研通 7683052
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3410167
关于科研通互助平台的介绍 2537618
邀请新用户注册赠送积分活动 2450068