Tailoring the MOF structure via ligand optimization afforded a dandelion flower like CoS/Co–Nx/CoNi/NiS catalyst to enhance the ORR/OER in zinc–air batteries

电催化剂 配体(生物化学) 催化作用 材料科学 化学工程 组合化学 化学 物理化学 冶金 电化学 有机化学 电极 受体 生物化学 工程类
作者
Mohan Gopalakrishnan,Mohammad Etesami,Jayaraman Theerthagiri,Myong Yong Choi,Suttipong Wannapaiboon,Mai Thanh Nguyen,Tetsu Yonezawa,Soorathep Kheawhom
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:14 (48): 17908-17920 被引量:41
标识
DOI:10.1039/d2nr04933c
摘要

Due to their affordability and good catalytic activity for oxygen reactions, MOF-derived carbon composites containing metal alloys have piqued interest. However, during synthesis, MOFs have the disadvantage of causing significant carbon evaporation, resulting in a reduction of active sites and durability. This study proposes tailoring the molecular structure of MOFs by optimizing bipyridine and flexible 4-aminodiacetic terephthalic acid ligands, which have numerous coordination modes and framework structures, resulting in fascinating architectures. MOF frameworks having optimized N and O units are coordinated with Co and Ni ions to provide MOF precursors that are annealed at 700 °C in argon. The MOF-derived Co9S8/Co-Nx/CoNi/Ni3S2@CNS-4 catalyst exhibits excellent catalytic activity, revealing an ORR half-wave potential of 0.86 V and an overpotential (OER) of 196 mV at 10 mA cm-2, a potential gap of 0.72 V and a Tafel slope of 79 mV dec-1. The proposed strategy allows for the rational design of N-coordinated Co and CoNi alloys attached to ultrathin N, S co-doped graphitic carbon sheets to enhance bifunctional activity and sufficient active sites. Consequently, the zinc-air battery using the synthesized catalyst shows a high peak power density of 206.9 mW cm-2 (Pt/C + RuO2 116.1 mW cm-2), a small polarization voltage of 0.96 V after 370 h at 10 mA cm-2, and an outstanding durability of over 2400 cycles (400 h). The key contributions to the superior performance are the synergetic effects of the CoNi alloys plus the N,S-incorporated carbon skeleton, due to the small charge transfer resistances and enhanced active sites of CoNi, metal-S, and pyridinic N.

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
江江jiang发布了新的文献求助10
刚刚
江江jiang发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
刚刚
小阿俊完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.2应助123采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
非法所得发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
江江jiang发布了新的文献求助10
3秒前
江江jiang发布了新的文献求助10
3秒前
江江jiang发布了新的文献求助10
3秒前
江江jiang发布了新的文献求助10
3秒前
江江jiang发布了新的文献求助10
3秒前
CC发布了新的文献求助10
4秒前
魔幻小懒虫完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
ccczzz发布了新的文献求助10
7秒前
Akim应助粗暴的无色采纳,获得10
7秒前
欧阳完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
秋子david发布了新的文献求助10
8秒前
cjr完成签到,获得积分10
8秒前
鲸落发布了新的文献求助30
9秒前
李爱国应助tingi采纳,获得10
9秒前
9秒前
aaaa应助syy采纳,获得20
10秒前
10秒前
11秒前
小兰发布了新的文献求助30
12秒前
想暴富的七七完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
xy完成签到,获得积分10
13秒前
vera发布了新的文献求助20
13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
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7679260
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9244229
关于积分的说明 19928152
捐赠科研通 7249902
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287307
关于科研通互助平台的介绍 2445042
邀请新用户注册赠送积分活动 2290604