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Pt3Co/Co Composite Catalysts on Porous N-Doped Carbon Support Derived from ZIF-67 with Enhanced HER and ORR Activities
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c03114
Jiewen Liu 1, 2 , Jian Zhang 2 , Mingjie Xu 2, 3 , Chuanjin Tian 1 , Yanhao Dong 2 , Chang-An Wang 2
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c03114
Jiewen Liu 1, 2 , Jian Zhang 2 , Mingjie Xu 2, 3 , Chuanjin Tian 1 , Yanhao Dong 2 , Chang-An Wang 2
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The primary challenge for efficient H2 evolution and hydrogen energy conversion is to develop highly active and stable catalysts with simple and reliable preparation processes. In this regard, we have designed and synthesized a porous carbon-supported low-Pt alloy catalyst (Pt3Co/Co@C composite) using ZIF-67 as a template. It showed uniformly dispersed Pt3Co/Co on the porous carbon layer due to the confinement effect of the porous carbon layer. Pt3Co/Co@C demonstrated excellent activity for the hydrogen evolution reaction in the full pH range, with an overpotential of 187 mV in 0.5 M H2SO4 to attain 100 mA/cm2 as well as long-term stability. It also displayed superior mass activity for the oxygen reduction reaction (ORR) at 0.85 V (vs RHE) compared to the commercial Pt/C. Furthermore, the Pt3Co/Co@C catalyst exclusively enabled a four-electron reaction process under ORR conditions without the competitive pathway to H2O2. The current work provides guidance for the design and facile synthesis of Pt-based catalysts with enhanced performance.
中文翻译：
ZIF-67 衍生的多孔 N 掺杂碳载体上的 Pt3Co/Co 复合催化剂具有增强的 HER 和 ORR 活性
高效析氢和氢能转化的主要挑战是通过简单可靠的制备工艺开发高活性和稳定的催化剂。对此，我们以ZIF-67为模板，设计并合成了一种多孔碳负载的低Pt合金催化剂（Pt 3 Co/Co@C复合材料）。由于多孔碳层的限制作用，它显示出在多孔碳层上均匀分散的Pt 3 Co/Co。Pt 3 Co/Co@C 在整个 pH 范围内表现出出色的析氢反应活性，在 0.5 MH 2 SO 4中的过电势为 187 mV，达到 100 mA/cm 2以及长期稳定性。与商业 Pt/C 相比，它在 0.85 V（相对于 RHE）下的氧还原反应 (ORR) 也表现出优异的质量活性。此外，Pt 3 Co/Co@C 催化剂在 ORR 条件下专门实现了四电子反应过程，而没有 H 2 O 2的竞争途径。目前的工作为设计和简便合成具有增强性能的 Pt 基催化剂提供了指导。
更新日期：2022-11-16
中文翻译：
ZIF-67 衍生的多孔 N 掺杂碳载体上的 Pt3Co/Co 复合催化剂具有增强的 HER 和 ORR 活性
高效析氢和氢能转化的主要挑战是通过简单可靠的制备工艺开发高活性和稳定的催化剂。对此，我们以ZIF-67为模板，设计并合成了一种多孔碳负载的低Pt合金催化剂（Pt 3 Co/Co@C复合材料）。由于多孔碳层的限制作用，它显示出在多孔碳层上均匀分散的Pt 3 Co/Co。Pt 3 Co/Co@C 在整个 pH 范围内表现出出色的析氢反应活性，在 0.5 MH 2 SO 4中的过电势为 187 mV，达到 100 mA/cm 2以及长期稳定性。与商业 Pt/C 相比，它在 0.85 V（相对于 RHE）下的氧还原反应 (ORR) 也表现出优异的质量活性。此外，Pt 3 Co/Co@C 催化剂在 ORR 条件下专门实现了四电子反应过程，而没有 H 2 O 2的竞争途径。目前的工作为设计和简便合成具有增强性能的 Pt 基催化剂提供了指导。
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