Hierarchically porous Fe,N-doped carbon nanorods derived from 1D Fe-doped MOFs as highly efficient oxygen reduction electrocatalysts in both alkaline and acidic media

纳米棒 材料科学 化学工程 氧气 多孔性 氧还原反应 兴奋剂 电催化剂 氧还原 碳纤维 无机化学 纳米技术 电化学 化学 电极 有机化学 复合数 物理化学 复合材料 工程类 光电子学
作者
Hao Li,Xiao Chen,Junying Chen,Kui Shen,Yingwei Li
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:13 (23): 10500-10508 被引量:42
标识
DOI:10.1039/d1nr01603b
摘要

Rationally designing low-cost yet highly efficient electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) in both alkaline and acidic media remains highly challenging. Herein, we report the facile synthesis of Fe,N-doped carbon nanorods (denoted as Fe-N/C-NR) with abundant hierarchical pores and highly active sites by the pyrolysis of a one-dimensional (1D) Fe-doped zeolitic imidazolate framework (Fe-ZIF-8) as a self-sacrificing template. The unique 1D nanoarchitecture of the resultant Fe-N/C-NR can provide fast electron and electrolyte transport towards exposed active sites, and their hierarchically porous structures with large surface areas can efficiently facilitate mass diffusion and increase the density of exposed active sites. Furthermore, it is demonstrated that the coexistence of highly dispersed Fe-Nx sites and Fe3C/Fe nanoparticles (NPs) in these electrocatalysts can provide a large number of desired catalytic centers with highly intrinsic activity and structural stability. As a result, the optimized 5Fe-N/C-NR exhibits excellent catalytic activity for the ORR, with a high half-wave potential (E1/2) of 0.90 V vs. RHE in alkaline medium, superior to that of commercial Pt/C (0.86 V vs. RHE), and also a high E1/2 of 0.81 V vs. RHE in acidic medium, comparable to that of commercial Pt/C (0.81 V vs. RHE). Moreover, its robust ORR durability can far surpass that of commercial Pt/C in both acidic and alkaline media, further highlighting the merit of this MOF-templated strategy. Our findings might shed light on the rational design of cost-effective and highly efficient ORR electrocatalysts for practical applications.

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
淡然的蓝天完成签到,获得积分10
刚刚
小巧书雪发布了新的文献求助100
刚刚
伯伦希尔完成签到 ,获得积分10
刚刚
柚柚发布了新的文献求助10
1秒前
清爽真发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
GengjieLin发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
polofly完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
星辰大海的应助被cube采纳,获得10
3秒前
蓝色花生豆完成签到,获得积分0
3秒前
4秒前
tuyibo发布了新的文献求助10
4秒前
qqqqqq发布了新的文献求助10
4秒前
小瞎子_Zora完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
Simmy完成签到,获得积分10
7秒前
yyy发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
十七驳回了所所的应助
7秒前
潘特特发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
隐形曼青的应助被qqqqqq采纳,获得10
10秒前
10秒前
academician完成签到,获得积分10
10秒前
yu123123发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
仁爱的夏兰完成签到 ,获得积分10
12秒前
GengjieLin发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
hyman发布了新的文献求助10
13秒前
论太刀虾完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
申哈哈发布了新的文献求助10
15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
Energie-Contracting 1500
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
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
二维钙钛矿人工光电突触的可塑性及应用的研究 500
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 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 8095819
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9507154
关于积分的说明 21458472
捐赠科研通 7669659
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3406492
关于科研通互助平台的介绍 2534462
邀请新用户注册赠送积分活动 2445939