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Erschienen in: Journal of Materials Science 10/2022

02.03.2022 | Energy materials

F-doped carbon hollow nanospheres for efficient electrochemical oxygen reduction

verfasst von: Rong Jiang, Qianjun Zhi, Wenping Liu, Zhuo Gao, Xiaoning Zhan, Yuchen Jin, Kang Wang, Tingting Sun, Wenjun Li, Jianzhuang Jiang

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 10/2022

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Abstract

Herein, a metal-free catalyst F-CHNS-900 has been prepared through a one-step pyrolysis of polytetrafluoroethylene and ZnCl2 at 900 °C. According to the transmission electron microscope, powder X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy analysis, F-CHNS-900 has hollow nanosphere structure with rich F atoms doped into the carbon matrix and highly graphitized walls. Owing to its unique structure, F-CHNS-900 catalyst shows excellent ORR performance in 0.1 M KOH with an onset potential of 1.060 V versus reversible hydrogen electrode (RHE), and a half-wave potential of 0.969 V versus RHE, long-time durability, and free of methanol tolerance, superior to Pt/C (20 wt%). Moreover, the ORR property of F-CHNS in acid media is also on a competitive level with Pt/C (20 wt%). Additionally, we also demonstrated the application potential of F-CHNS-900 in Zn-air batteries. This work should be beneficial to designing and preparing new metal-free ORR catalysts with high performance.

Graphical abstract

A metal-free catalyst with F-doped hollow nanosphere structure has been prepared, which displays an excellent ORR activity and long-time durability in both acidic and alkaline electrolytes.

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Metadaten
Titel
F-doped carbon hollow nanospheres for efficient electrochemical oxygen reduction
verfasst von
Rong Jiang
Qianjun Zhi
Wenping Liu
Zhuo Gao
Xiaoning Zhan
Yuchen Jin
Kang Wang
Tingting Sun
Wenjun Li
Jianzhuang Jiang
Publikationsdatum
02.03.2022
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 10/2022
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-022-06972-9

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