Fe-Doped Copolymer-Templated Nitrogen-Rich Carbon as a PGM-Free Fuel Cell Catalyst
Fe-Doped Copolymer-Templated Nitrogen-Rich Carbon as a PGM-Free Fuel Cell Catalyst
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铁掺杂共聚物模板化富氮碳作为不含铂族金属的燃料电池催化剂
DOI：
10.1021/acsaem.1c01769
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发表时间：
2021
影响因子：
6.4
通讯作者：
Litster, Shawn
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Torres, Rudy M.;Sun, Mingkang;Yuan, Rui;Abdelrahman, Mohamed;Guo, Zhitao;Kowalewski, Tomasz;Matyjaszewski, Krzysztof;LeDuc, Philip R.;Litster, Shawn
不含铂族金属（PGM）的催化剂为使氢燃料电池更经济实惠提供了一个有希望的机会;然而，稳定性和电化学活性的问题继续阻碍其应用。最近的研究指出氮的可用性和受控的中孔结构作为改进的途径。为了解决这一需求，共聚物模板的富氮碳（CTNC）被用作前体，以制备用于氧还原反应（ORR）的无PGM催化剂。利用其丰富的氮含量和互连的介孔结构，通过与FeSO 4共退火CTNC形成了大量的Fe-N-C活性位点。所制备的N/Fe共掺杂纳米碳（CTNC-Fe）催化剂表现出良好的电化学活性，其半波电位为0.781 V（相对于标准氢电极（NHE）），总表面积为400 m2/g，功率密度为180 mW/cm 2。通过原子转移自由基聚合（ATRP）制备嵌段共聚物（BCP），这允许嵌段共聚物的控制和可调谐性。这项工作开辟了新的机会，以提高电化学活性和稳定性的铂族金属-无催化剂的控制聚合技术，精确地调整孔结构和最大限度地提高氮含量，以改善催化剂中的活性位点的形成。
Platinum group metal-free (PGM-free) catalysts present a promising opportunity to make hydrogen fuel cells more affordable; however, issues with stability and electrochemical activity continue to hinder their application. Recent studies point to the availability of nitrogen and a controlled mesoporous structure as avenues of improvement. To address this need, copolymer-templated nitrogen-enriched carbon (CTNC) was used as the precursor to prepare PGM-free catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR). By employing its rich nitrogen content and interconnected mesoporous structure, a significant amount of Fe–N–C-active sites were formed by co-annealing CTNC with FeSO4. The formed N/Fe co-doped nanocarbon (CTNC-Fe) catalyst exhibits good electrochemical activity with a half-wave potential of 0.781 V vs normal hydrogen electrode (NHE), a total surface area of 400 m2/g, and a power density of 180 mW/cm2. The block copolymer (BCP) was made by atom transfer radical polymerization (ATRP), which allows control and tunability of the block copolymer. This work opens new opportunities to improve the electrochemical activity and stability of PGM-free catalysts by controlled polymerization techniques that precisely tune the pore structure and maximize nitrogen content to improve the formation of active sites in the catalysts.
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DOI：
10.1039/c2cp41957b
发表时间：
2012-09-07
期刊：
Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子：
--
作者：
Kramm UI;Herranz J;Larouche N;Arruda TM;Lefèvre M;Jaouen F;Bogdanoff P;Fiechter S;Abs-Wurmbach I;Mukerjee S;Dodelet JP
通讯作者：
Dodelet JP
氧结合/激活血红素蛋白、肌红蛋白和细胞色素 C 氧化酶的功能模型
DOI：
--
发表时间：
1997
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Collman;T. Eberspacher;L. Fu;P. Herrmann
通讯作者：
P. Herrmann
影响因子：
3.9
作者：
Babu, S. Komini;Chung, H. T.;Litster, S.
通讯作者：
Litster, S.
影响因子：
22
作者：
Chen, Mengjie;He, Yanghua;Wu, Gang
通讯作者：
Wu, Gang
细胞色素 c 氧化酶中氧结合位点的合成类似物
DOI：
--
发表时间：
1994
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Collman;P. Herrmann;B. Boitrel;Xumu Zhang;T. Eberspacher;L. Fu;Jianling Wang;D. Rousseau;E. Williams
通讯作者：
E. Williams