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Heterojunction‐Assisted Co3S4@Co3O4 Core–Shell Octahedrons for Supercapacitors and Both Oxygen and Carbon Dioxide Reduction Reactions
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2017-11-07 , DOI: 10.1002/smll.201701724 Yibo Yan 1 , Kaixin Li 1 , Xiaoping Chen 1 , Yanhui Yang 1 , Jong-Min Lee 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2017-11-07 , DOI: 10.1002/smll.201701724 Yibo Yan 1 , Kaixin Li 1 , Xiaoping Chen 1 , Yanhui Yang 1 , Jong-Min Lee 1
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Expedition of electron transfer efficiency and optimization of surface reactant adsorption products desorption processes are two main challenges for developing non‐noble catalysts in the oxygen reduction reaction (ORR) and CO2 reduction reaction (CRR). A heterojunction prototype on Co3S4@Co3O4 core–shell octahedron structure is established via hydrothermal lattice anion exchange protocol to implement the electroreduction of oxygen and carbon dioxide with high performance. The synergistic bifunctional catalyst consists of p‐type Co3O4 core and n‐type Co3S4 shell, which afford high surface electron density along with high capacitance without sacrificing mechanical robustness. A four electron ORR process, identical to the Pt catalyzed ORR, is validated using the core–shell octahedron catalyst. The synergistic interaction between cobalt sulfide and cobalt oxide bicatalyst reduces the activation energy to convert CO2 into adsorbed intermediates and hereby enables CRR to run at a low overpotential, with formate as the highly selective main product at a high faraday efficiency of 85.3%. The remarkable performance can be ascribed to the synergistic coupling effect of the structured co‐catalysts; heterojunction structure expedites the electron transfer efficiency and optimizes surface reactant adsorption product desorption processes, which also provide theoretical and pragmatic guideline for catalyst development and mechanism explorations.
中文翻译：
异质结辅助的Co3S4 @ Co3O4核壳八面体用于超级电容器以及氧和二氧化碳的还原反应
在氧还原反应（ORR）和CO 2还原反应（CRR）中开发非贵金属催化剂时，电子传递效率的提高和表面反应物吸附产物解吸过程的优化是两个主要挑战。通过水热晶格阴离子交换协议建立了Co 3 S 4 @Co 3 O 4核-壳八面体结构上的异质结原型，以实现高性能的氧气和二氧化碳的电还原。协同双功能催化剂由p型Co 3 O 4核和n型Co 3 S 4组成外壳，在不牺牲机械强度的情况下提供了高表面电子密度和高电容。使用核-壳八面体催化剂验证了与Pt催化的ORR相同的四电子ORR过程。硫化钴和氧化钴双催化剂之间的协同相互作用降低了活化能转化为CO 2的能力到吸附的中间体中，从而使CRR在低过电位下运行，甲酸作为高选择性主要产品，法拉第效率高达85.3％。出色的性能归因于结构化助催化剂的协同偶联作用。异质结结构加快了电子转移效率，优化了表面反应物吸附产物的解吸过程，这也为催化剂的开发和机理探索提供了理论和实用的指导。
更新日期：2017-11-07
中文翻译：
异质结辅助的Co3S4 @ Co3O4核壳八面体用于超级电容器以及氧和二氧化碳的还原反应
在氧还原反应（ORR）和CO 2还原反应（CRR）中开发非贵金属催化剂时，电子传递效率的提高和表面反应物吸附产物解吸过程的优化是两个主要挑战。通过水热晶格阴离子交换协议建立了Co 3 S 4 @Co 3 O 4核-壳八面体结构上的异质结原型，以实现高性能的氧气和二氧化碳的电还原。协同双功能催化剂由p型Co 3 O 4核和n型Co 3 S 4组成外壳，在不牺牲机械强度的情况下提供了高表面电子密度和高电容。使用核-壳八面体催化剂验证了与Pt催化的ORR相同的四电子ORR过程。硫化钴和氧化钴双催化剂之间的协同相互作用降低了活化能转化为CO 2的能力到吸附的中间体中，从而使CRR在低过电位下运行，甲酸作为高选择性主要产品，法拉第效率高达85.3％。出色的性能归因于结构化助催化剂的协同偶联作用。异质结结构加快了电子转移效率，优化了表面反应物吸附产物的解吸过程，这也为催化剂的开发和机理探索提供了理论和实用的指导。
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