イオン性液体前駆体系を使用したタスク固有の炭素の機能化により,ORRパフォーマンスを強化した高貴金属フリー電気触媒です
Nastaran Ranjbar Sahraie1, Jens Peter Paraknowitsch, Caren Göbel
1The Electrochemical Energy, Catalysis, and Materials Science Laboratory, Department of Chemistry, Chemical Engineering Division, Technical University Berlin , Straße des 17. Juni 124, 10623 Berlin, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|September 16, 2014
まとめ
窒素-硫黄を含む,適合したヘテロアトムドーピングによる新しい機能化された炭素ハイブリッドは,強化された酸素還元反応 (ORR) 性能を示しています. これらの材料は,アルカリと酸の両方の電解質でプラチナ触媒を上回り,調節可能で安定した電解活性を提供します.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- 電気化学 電気化学について
- カタリシス カタリシス カタリシス
背景:
- 酸素還元反応 (ORR) のための効率的な電気触媒の開発は,エネルギー変換技術にとって極めて重要です.
- 現在,プラチナなどの最先端の触媒は,コストと安定性に関する課題に直面しています.
研究 の 目的:
- 変異性ヘテロアトムのドーピングプロファイルを持つ新しい機能化された炭素ハイブリッドを合成し,特徴づけること.
- 異なる電解質におけるORRのためのこれらの材料の電解活性と安定性を評価する.
主な方法:
- 塩化鉄を使用したニトリル機能化されたイオン前駆体から窒素ドーピングおよびN-S,N-P,N-Bコドーピングされた炭素ハイブリッドの合成.
- X線光電子スペクトロスコーピー (XPS) を用いた特徴化.
- 性および酸性電解質におけるORRの活性および安定性の電気化学的評価.
主要な成果:
- オーダーメイドのドーピングで微孔性の炭素ハイブリッドを成功裏に合成しました.
- ヘテロアトムドーピング (N,S,P,B) と鉄はORRの電解活性を著しく高めました.
- 硫黄-窒素コドプ化炭素は,塩基媒体の商業用Ptと比較して優れた活性と安定性を示した.
- 硫黄と窒素を併用した触媒は,酸性環境でPtに比べ,類似した活性とより高い安定性を示した.
結論:
- この研究は,ORRパフォーマンスを向上させるための調節可能なドーピングによる先進的な炭素ハイブリッドを作成するための多用途な方法を提示しています.
- N-Sコドープされた炭素のユニークな原子構造は,その優れた電気触媒特性の鍵です.
- これらの機能化された炭素材料は,エネルギーアプリケーションの貴金属触媒の有望な代替品を提供します.
関連する概念動画
Heterogeneous Catalysis
134
Heterogeneous catalysis involves a catalyst in a different phase from the reactants. It is a process where the catalyst and the reactants are in distinct phases, typically solid and gas or liquid.Most heterogeneous catalysts are metals, metal oxides, or acids. The list includes transition metals like iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), silver (Ag), and copper (Cu). These metals possess partially vacant d orbitals that...
134
Oxidation and Reduction of Organic Molecules
8.0K
Energy production within a cell involves many coordinated chemical pathways. Most of these pathways are combinations of oxidation and reduction reactions, which occur at the same time. An oxidation reaction strips an electron from an atom in a compound, and the addition of this electron to another compound is a reduction reaction. Because oxidation and reduction usually occur together, these pairs of reactions are called redox reactions.
The removal of an electron from a molecule, results in a...
The removal of an electron from a molecule, results in a...
8.0K
Oxidation-Reduction Reactions
58.5K
Oxidation–Reduction Reactions
58.5K
Metal-Ligand Bonds
19.2K
The hemoglobin in the blood, the chlorophyll in green plants, vitamin B-12, and the catalyst used in the manufacture of polyethylene all contain coordination compounds. Ions of the metals, especially the transition metals, are likely to form complexes.
In these complexes, transition metals form coordinate covalent bonds, a kind of Lewis acid-base interaction in which both of the electrons in the bond are contributed by a donor (Lewis base) to an electron acceptor (Lewis acid). The Lewis acid in...
In these complexes, transition metals form coordinate covalent bonds, a kind of Lewis acid-base interaction in which both of the electrons in the bond are contributed by a donor (Lewis base) to an electron acceptor (Lewis acid). The Lewis acid in...
19.2K
Thermal and Photochemical Electrocyclic Reactions: Overview
2.1K
Electrocyclic reactions are reversible reactions. They involve an intramolecular cyclization or ring-opening of a conjugated polyene. Shown below are two examples of electrocyclic reactions. In the first reaction, the formation of the cyclic product is favored. In contrast, in the second reaction, ring-opening is favored due to the high ring strain associated with cyclobutene formation.
2.1K
Properties of Organometallic Compounds
2.0K
Organometallic compounds are compounds that contain a carbon–metal bond. Carbon belongs to an organyl group like alkyl, aryl, allyl, or benzyl groups. The metal can be from Group I or Group II of the periodic table, a transition metal, or a semimetal.
2.0K


