Origin of the Oxygen Reduction Activity on Boron-Doped Fe–N–C Catalysts for Zinc–Air Battery Applications

催化作用 电池(电) 氧还原 氧还原反应 兴奋剂 氧气 还原(数学) 无机化学 材料科学 化学 冶金 电极 电化学 有机化学 光电子学 物理化学 物理 功率(物理) 几何学 量子力学 数学
作者
Anook Nazer Eledath,Anuroop Edathiparambil Poulose,Azhagumuthu Muthukrishnan
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (6): 2378-2391 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsaem.3c03122
摘要

Fe–N–C catalysts are considered promising alternatives to platinum-based oxygen reduction electrocatalysts in fuel cells and metal–air batteries. The oxygen reduction reaction (ORR) activity of the Fe–N–C catalysts was further improved by doping with electropositive boron, which outperformed the benchmark Pt/C catalysts. The boron-doped Fe–N–C catalyst was synthesized by two-step pyrolysis of a polyaniline (using FeCl3 in boric acid) precursor, which exhibits superior ORR activity (Eonset = 1.01 and E1/2 = 0.88 V) with a turnover frequency of 3.86 Fe-sites–1 s–1 at 0.8 V. The mechanistic investigation of oxygen and H2O2 reduction reaction on an Fe–N&B/C catalyst using kinetic analysis demonstrates that the ORR proceeds via a pseudo-4-electron pathway, wherein the boron sites catalyze the reduction of a H2O2 intermediate. Furthermore, the poisoning experiments confirm the role of boron. Indeed, the stability of the Fe–N&B/C catalyst has improved due to the improved H2O2 reduction kinetics on boron sites. Theoretical analysis supports the O2 adsorption on boron sites with a relatively smaller activation barrier than the Fe sites. The Fe–N&B/C catalyst exhibits a superior power density (193 mW cm–2) and specific capacity (932 mA h gZn–1) in a zinc–air liquid electrolyte battery. This analysis proves that the Fe–N&B/C materials could be the potential electrocatalytic materials for ORR while placing boron appropriately to induce the synergistic effect.
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
Grayball应助包容的剑采纳,获得10
1秒前
董小天天完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
华仔应助qym采纳,获得10
1秒前
琅琊为刃完成签到,获得积分10
2秒前
酷波er应助hhh采纳,获得10
2秒前
2秒前
小巧的香氛完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
zxcv23发布了新的文献求助10
3秒前
没有名称发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
zier完成签到 ,获得积分10
5秒前
阡陌完成签到,获得积分10
5秒前
华仔应助毕业就好采纳,获得10
5秒前
liyi发布了新的文献求助10
5秒前
难过小天鹅完成签到,获得积分10
6秒前
非常可爱发布了新的文献求助20
6秒前
eee发布了新的文献求助10
6秒前
幸福胡萝卜完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
科研通AI5应助琅琊为刃采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
寒冷的奇异果完成签到,获得积分10
8秒前
hziyu发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
野性的南蕾完成签到,获得积分10
9秒前
毛毛哦啊发布了新的文献求助10
9秒前
zzzzzk发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
lalala发布了新的文献求助10
10秒前
三里墩头应助oldlee采纳,获得20
10秒前
10秒前
iNk应助西安小小朱采纳,获得10
10秒前
CodeCraft应助西安小小朱采纳,获得10
10秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527304
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3107454
关于积分的说明 9285518
捐赠科研通 2805269
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1539827
邀请新用户注册赠送积分活动 716708
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709672