High-efficient OER/ORR bifunctional electrocatalysts based on hexagonal boron nitride enabled by co-doping of transition metal and carbon

双功能 析氧 催化作用 过渡金属 化学 电化学 碳纤维 无机化学 材料科学 氮化物 再分配(选举) 双功能催化剂 氧气 化学工程 纳米技术 物理化学 电极 有机化学 复合材料 图层(电子) 工程类 政治 复合数 政治学 法学
作者
Wei Zhan,Jinling Gao,Xin Li,Hongyan Wang,Wei Gao,Hong Yin
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (7) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0165605
摘要

The construction of highly active earth-abundant electrocatalysts, which hold bifunctional oxygen reduction and evolution reactions simultaneously, is of great importance for inexpensive and high-performance electrochemical energy devices, yet still challenging. Here, we demonstrate that the inert hexagonal boron nitride (h-BN) can accommodate single atomic 3d transition metal (TM) sites by co-doping of carbon atoms as high-performance bifunctional electrocatalysts for oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR). The TM atoms including Fe, Co, and Ni have been anchored with either four or two substituting carbon atoms forming TM–C4–BN and TM–C2N2–BN structures, in which the latter exhibits higher structural stability and stronger adsorption in response to the oxygen-containing intermediates such as OH*, O*, and OOH* in the reaction pathways. The optimal OER/ORR bifunctional catalyst is determined to be Co–C2N2–BN, showing ηOER of 0.42 V and ηORR of 0.26 V. Especially, its excellent ORR catalytic activity can be compared to that of well-known Pt(111) surface. It exhibits high thermodynamic stability and most favorable binding strength toward OER/ORR intermediates. The density functional theory calculations of the charge transfer and redistribution reveal the origin of the excellent catalytic activity in Co–C2N2–BN. This work provides a promising and feasible solution in searching for high-performance non-precious bifunctional oxygen electrocatalysts.
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
shuo完成签到,获得积分10
刚刚
姚归尘完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
001发布了新的文献求助10
1秒前
隐形曼青应助redamancy采纳,获得10
1秒前
SciGPT应助刘刘刘医生采纳,获得10
2秒前
2秒前
阳光的访烟完成签到,获得积分10
2秒前
小魔兽完成签到,获得积分10
2秒前
leehoo发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
ccc关闭了ccc文献求助
3秒前
科研通AI5应助锅锅采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
peanut完成签到,获得积分10
5秒前
Jenny完成签到,获得积分10
5秒前
111关注了科研通微信公众号
5秒前
6秒前
6秒前
丹汶亦发布了新的文献求助10
6秒前
奇奇完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
Kins发布了新的文献求助10
8秒前
叶子小丙完成签到,获得积分10
9秒前
醉熏的绝音完成签到,获得积分10
9秒前
帆楼完成签到,获得积分10
9秒前
学术交流111完成签到,获得积分10
10秒前
哈牛发布了新的文献求助10
10秒前
清新的寄风完成签到 ,获得积分10
10秒前
柴柴子完成签到 ,获得积分10
10秒前
香蕉觅云应助zcc111采纳,获得10
11秒前
在水一方应助泡面采纳,获得10
11秒前
12秒前
jyyg完成签到,获得积分10
12秒前
陈哈哈完成签到,获得积分10
12秒前
归尘发布了新的文献求助10
13秒前
zimo应助redamancy采纳,获得10
13秒前
高分求助中
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
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
System of systems: When services and products become indistinguishable 300
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 3813166
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3357670
关于积分的说明 10387663
捐赠科研通 3074873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1689037
邀请新用户注册赠送积分活动 812539
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 767144