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09.01.2018 | Energy materials | Ausgabe 9/2018

Journal of Materials Science 9/2018

Metal–organic-framework-derived Co/nitrogen-doped porous carbon composite as an effective oxygen reduction electrocatalyst

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 9/2018
Autoren:
Tianrong Zhan, SiSi Lu, Haoqing Rong, Wanguo Hou, Hongni Teng, Yonghong Wen
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s10853-018-1989-x) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Abstract

A Co-metal–organic-framework (MOF) crystal has been hydrothermally synthesized. Then the corresponding Co/nitrogen-doped porous carbon (Co/NPC) composite is fabricated by direct pyrolyzation of MOF without any precursor additive. The results reveal that the MOF-derived Co/NPC exhibits a porous structure with a surface area of 412 m2 g−1 and a narrow pore size distribution (from 1.8 to 4.9 nm). The doped N mainly occurs in pyridine N and graphitic N types with total content as 4.11 at.%, which is originated from the N-based ligands in MOF. As an efficient oxygen reduction reaction (ORR) catalyst, Co/NPC shows a more positive onset potential (0.91 V vs. RHE) with a diffusion-limited current density of 5.46 mA cm−2 at 0.3 V (vs. RHE). The rotating disk electrode and rotating ring-disk electrode results suggest that the Co/NPC catalyst experiences a nearly 4e pathway with a stronger methanol tolerance and better durability than commercial Pt/C catalyst in 0.1 M KOH. The excellent ORR catalytic activity of Co/NPC can be attributed to the N-doped porous carbon structure with incorporated metallic Co active species. This work affords a new strategy for preparation of non-noble metal ORR catalysts employing MOF as a precursor.

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Zusatzmaterial
Supplementary material 1 (DOCX 133 kb)
10853_2018_1989_MOESM1_ESM.docx
Literatur
Über diesen Artikel

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