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Reactive Template-Derived CoFe/N-Doped Carbon Nanosheets as Highly Efficient Electrocatalysts toward Oxygen Reduction, Oxygen Evolution, and Hydrogen Evolution
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2019-08-20 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b02426 Shanyong Chen 1 , Feifei Bi 1 , Kun Xiang 1 , Yu Zhang 1 , Panpan Hao 1 , Muhong Li 1 , Bin Zhao 1 , Xuefeng Guo 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2019-08-20 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b02426 Shanyong Chen 1 , Feifei Bi 1 , Kun Xiang 1 , Yu Zhang 1 , Panpan Hao 1 , Muhong Li 1 , Bin Zhao 1 , Xuefeng Guo 1
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The increasing need for clean and sustainable energy inspires researchers to explore low-cost nonprecious metal electrocatalysts for advanced energy storage and conversion. Herein, we develop a reactive template route to fabricate a high-efficiency oxygen reduction reaction (ORR)/oxygen evolution reaction (OER)/hydrogen evolution reaction (HER) trifunctional electrocatalyst (CoFe/NH-C NS) via pyrolyzing the mixture containing CoFe-layered double [email protected] ([email protected]) and urea/dicyandiamide. In this strategy, the CoFe-LDH not only provides a well-defined two-dimensional template to form carbon NSs but also employs a well-distributed CoFe precursor to form uniform CoFe nanoparticles (NPs). Such a synthetic strategy has been demonstrated effective to controllably fabricate the special nanostructure with metal NPs embedded in N-doped carbon NSs and favorable exposure of active sites, leading to a strong synergistic effect between CoFe and N-doped carbon NSs and abundant electrocatalytic active sites for energy electrocatalysis. CoFe/NH-C NS exhibits superior ORR performances to Pt/C with more positive half-wave potential (844 mV for CoFe/NH-C NS vs 832 mV for Pt/C), longer stability, and better methanol tolerance in alkaline conditions. Furthermore, CoFe/NH-C NS displays an identical current density to commercial RuO2 at 1.8 V (vs RHE) toward OER and a remarkable electrocatalytic property toward HER in alkaline conditions. This work presents fresh strategies for the design and fabrication of high-performance carbon-based energy materials.
中文翻译：
反应性模板衍生的CoFe / N掺杂碳纳米片作为高效的电催化剂，可降低氧气，释放氧气和释放氢气
对清洁和可持续能源的日益增长的需求激励着研究人员探索低成本的非贵金属电催化剂，以进行先进的能量存储和转化。本文中，我们开发了一种反应性模板路线，以制备高效氧还原反应（ORR）/析氧反应（OER）/析氢反应（HER）三功能电催化剂（CoFe / N H-C NS）通过热解含有CoFe层的双层双层[受电子邮件保护]（[受电子邮件保护]）和尿素/双氰胺的混合物。在此策略中，CoFe-LDH不仅提供了定义明确的二维模板以形成碳NS，而且还采用了分布均匀的CoFe前驱体来形成均匀的CoFe纳米颗粒（NP）。已经证明了这种合成策略可有效地可控地制备具有嵌入N掺杂碳NS中的金属NP的特殊纳米结构以及活性位点的良好暴露，从而导致CoFe和N掺杂碳NS之间具有强大的协同作用，并具有丰富的电催化活性位用于能量电催化。CoFe / N H -C NS表现出优于Pt / C的ORR性能，具有更高的正半波电势（CoFe / N H为844 mV-C NS与Pt / C的832 mV相比），更长的稳定性以及在碱性条件下更好的甲醇耐受性。此外，在碱性条件下，CoFe / N H -C NS在1.8 V（vs RHE）下对OER的电流密度与商用RuO 2相同，并且对HER具有显着的电催化性能。这项工作为高性能碳基能源材料的设计和制造提出了新的策略。
更新日期：2019-08-20
中文翻译：
反应性模板衍生的CoFe / N掺杂碳纳米片作为高效的电催化剂，可降低氧气，释放氧气和释放氢气
对清洁和可持续能源的日益增长的需求激励着研究人员探索低成本的非贵金属电催化剂，以进行先进的能量存储和转化。本文中，我们开发了一种反应性模板路线，以制备高效氧还原反应（ORR）/析氧反应（OER）/析氢反应（HER）三功能电催化剂（CoFe / N H-C NS）通过热解含有CoFe层的双层双层[受电子邮件保护]（[受电子邮件保护]）和尿素/双氰胺的混合物。在此策略中，CoFe-LDH不仅提供了定义明确的二维模板以形成碳NS，而且还采用了分布均匀的CoFe前驱体来形成均匀的CoFe纳米颗粒（NP）。已经证明了这种合成策略可有效地可控地制备具有嵌入N掺杂碳NS中的金属NP的特殊纳米结构以及活性位点的良好暴露，从而导致CoFe和N掺杂碳NS之间具有强大的协同作用，并具有丰富的电催化活性位用于能量电催化。CoFe / N H -C NS表现出优于Pt / C的ORR性能，具有更高的正半波电势（CoFe / N H为844 mV-C NS与Pt / C的832 mV相比），更长的稳定性以及在碱性条件下更好的甲醇耐受性。此外，在碱性条件下，CoFe / N H -C NS在1.8 V（vs RHE）下对OER的电流密度与商用RuO 2相同，并且对HER具有显着的电催化性能。这项工作为高性能碳基能源材料的设计和制造提出了新的策略。
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