已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Kinetic Approach to Investigate the Mechanistic Pathways of Oxygen Reduction Reaction on Fe-Containing N-Doped Carbon Catalysts

作者
Azhagumuthu Muthukrishnan,Yuta Nabae,Takeyoshi Okajima,Takeo Ohsaka
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:5 (9): 5194-5202 被引量:114
标识
DOI:10.1021/acscatal.5b00397
摘要

The mechanism of the oxygen reduction reaction (ORR) on polyimide-based N-doped carbon catalysts with and without Fe (i.e., Fe–N–C and N–C) in acidic media was studied, using a rotating ring-disk electrode voltammetry, based on the estimation of the rate constants of the ORR, i.e., k 1, k 2, and k 3 corresponding to the 4-electron direct reduction of O 2 to H 2 O, the 2-electron reduction of O 2 to H 2 O 2, and the 2-electron reduction of H 2 O 2 to H 2 O, respectively as functions of the loading density of Fe–N–C or N–C and the electrode potential, in which two different kinetic models for the ORR, i.e., Damjanovic and Wroblowa models were used to estimate the values of the k 1, k 2, and k 3 . The H 2 O 2 disproportionation reaction rate constants ( k 4 ) of the Fe–N–C and N–C catalysts were also estimated. For both catalysts, the ORR follows, as a whole, a 4-electron pathway ( k 1 ≫ k 2 ) when the loading density is high (>ca. 200 μg/cm 2 ), whereas at the lower loading density the 2-electron reduction of O 2 becomes more dominant ( k 1 < k 2 ). The value of k 4 was found to be negligible compared with that of k 1, k 2, and k 3 . In addition, the individual rate constants estimated by extrapolating rate constant vs loading density plots to the zero loading density demonstrate that in the case of the Fe–N–C catalyst, 2-electron and 4-electron reduction sites coexist with a higher population of the former, whereas in the case of the N–C catalyst, only 2-electron active sites exist. The kinetic analysis strongly suggests that the Fe in the Fe–N–C catalyst plays a crucial role in making the 4-electron active sites as well as it may catalyze the H 2 O 2 reduction to H 2 O, resulting in the enhanced ORR performance.

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
1秒前
乐空思的应助被帅气碧萱采纳,获得100
1秒前
chris风发布了新的文献求助10
2秒前
裴之洽闻发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
5秒前
简小小完成签到 ,获得积分20
6秒前
dawn完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Owen的应助被晴朗泥泞采纳,获得10
7秒前
爹爹发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
莉莉完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
dawn发布了新的文献求助30
10秒前
152455发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
12秒前
杰米的科发布了新的文献求助10
14秒前
ABJ发布了新的文献求助10
14秒前
张张磊发布了新的文献求助10
16秒前
dianeil发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
思源的应助被墨痕采纳,获得10
18秒前
小巧向南发布了新的文献求助10
20秒前
徐jh完成签到 ,获得积分10
21秒前
搜集达人的应助被开朗的寄灵采纳,获得10
21秒前
nihao发布了新的文献求助10
22秒前
bubu发布了新的文献求助10
22秒前
沉静的安青完成签到,获得积分10
23秒前
HJJHJH发布了新的文献求助10
23秒前
奇趣糖发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
王嘉尔发布了新的文献求助20
24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
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
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 8065443
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9488085
关于积分的说明 21345139
捐赠科研通 7633680
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3397496
关于科研通互助平台的介绍 2527587
邀请新用户注册赠送积分活动 2435515