view in publisher's site

Synergistic enhancement of oxygen reduction reaction with BC3 and graphitic-N in boron- and nitrogen-codoped porous graphene

Highlights•Boron- and nitrogen-codoped porous graphenes were prepared by a facile method.•The specific activity of pyridinic N, graphitic N, BC3 and C-B(N)O was calculated.•The synergy between Graphitic N and BC3 facilitates O2 reduction on DFT calculation.•The most active catalyst displayed comparable ORR activity to commercial Pt/C.AbstractRational design and optimization of metal-free electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) is crucial for fuel cells and metal-air batteries. However, identifying design principle that links the active sites and their synergistic effects is far from satisfactory, especially for B,N-codoped graphene. Herein, we provide four B,N-codoped porous graphenes with tunable contents of pyridinic N, graphitic N, BC3 and C-B(N)O. BC3 shows multiple-fold specific activity compared with graphitic N and pyridinic N, while C-B(N)O offers no positive contribution. Density functional theory calculations indicate that the synergistic effect between graphitic N and BC3 can effectively facilitate the reduction of O2. These pinpoint that graphitic N and BC3 are the main active sites among various nitrogen or/and boron doping configurations. The most active catalyst exhibits superior activity than the commercial Pt/C catalyst using the RDE method in alkaline media, and displays comparable power density to Pt/C catalyst in Zn-air battery.Graphical abstractThe synergistic effect between BC3 and graphitic N in boron- and nitrogen-codoped porous graphene plays a dominant role for oxygen reduction reaction.Download : Download high-res image (111KB)Download : Download full-size image

افزایش Synergistic واکنش کاهش اکسیژن با BC۳ و graphitic - N در بورون - و nitrogen - codoped در گرافین

کاره‌ای مهم (Boron)بور - و graphenes - codoped متخلخل با یک روش آسان تهیه شدند. فعالیت خاص of N، graphitic N، BC۳ و C - B (N)محاسبه شد. همکوشی بین graphitic N و BC۳ کاهش O۲ در محاسبات DFT را تسهیل می‌کند. فعال‌ترین کاتالیست نشان داد که فعالیت orr قابل‌مقایسه با طراحی ractRational تجاری Pt / C.Abst ractRational تجاری و بهینه‌سازی of عاری از فلز برای واکنش کاهش اکسیژن (orr)برای سلول‌های سوختی و باتری‌های هوا - فلزی حیاتی است. با این حال، شناسایی اصل طراحی که محل‌های فعال را پیوند می‌دهد و اثرات synergistic آن‌ها بسیار متفاوت است، به ویژه برای B، N - codoped گرافین. بنابراین ما چهار B، N - codoped را با محتوای قابل تنظیم از pyridinic N، graphitic N، BC۳ و C - B (N)فراهم می‌کنیم. BC۳ فعالیت ویژه چند گانه را در مقایسه با graphitic N و pyridinic N نشان می‌دهد، در حالی که C - B (N)هیچ سهم مثبتی ارایه نمی‌دهد. محاسبات تئوری چگالی تابعی نشان می‌دهد که اثر synergistic بین گرافیتی N و BC۳ می‌تواند به طور موثر کاهش اکسیژن را تسهیل کند. این نشان می‌دهد که graphitic N و BC۳، محل‌های فعال اصلی در میان configurations های متعدد نیتروژن یا بورون و بورون هستند. فعال‌ترین کاتالیست، فعل‌وانفعال برتری درمقایسه با کاتالیزگر تجاری Pt / C با استفاده از روش RDE در media قلیایی نشان می‌دهد و اثر synergistic های قابل‌مقایسه با نانوذرات Pt / C در عنصر بور و نیتروژن - codoped می‌تواند نقش غالب را برای کاهش بار اکسیژن ایفا کند: تصویر high بارگیری (۱۱۱ کیلوبایت)بارگیری: یک تصویر با اندازه کامل دانلود کنید.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Catalysis
  • ترجمه مقاله Catalysis
  • مقاله کاتالیز
  • ترجمه مقاله کاتالیز
  • مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • ترجمه مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • ترجمه مقاله شیمی فیزیک و نظری
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.