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【24h】

Nitrogen-doped porous carbon derived from Fe-MIL nanocrystals as an electrocatalyst for efficient oxygen reduction

机译：源自Fe-MIL纳米晶体的氮掺杂多孔碳作为有效还原氧的电催化剂

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Exploring cheap and stable electrocatalysts to replace Pt for the oxygen reduction reaction (ORR) is now the key issue for the large-scale application of fuel cells. Herein, we report a novel mesoporous carbon material prepared by one-step pyrolysis of a dicyandiamide (DCD)-doped iron-based metal organic framework (MOF) compound—Materiaux de l'Institute Lavosier-101(Fe) (MIL-101(Fe)). The as-prepared nitrogen mesoporous carbon (MIL-5 DCD-800) is characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray powder diffraction (XRD), N2 sorption isotherms and X-ray photoelectron spectroscopy. MIL-5 DCD-800 shows an onset potential of 1.08 V (vs. RHE) and a half-wave potential of 0.86 V (vs. RHE) in 0.1 M KOH, which are similar to those of commercial Pt/C (1.05 V@0.05 mA cm?2). Furthermore, the electrocatalyst also possesses a much better stability and resistance to methanol crossover than Pt/C. This excellent performance is attributable to the presence of pyridinic- and graphitic-N together with abundant Fe active sites that promotes the four-electron process in the ORR. High pore volume and appropriate mesopores boost the mass transfer and reactivity during electrocatalysis.
机译：探索廉价，稳定的电催化剂来代替Pt进行氧还原反应（ORR），是燃料电池大规模应用的关键问题。在此，我们报告了一种新型的介孔碳材料，该材料是通过一步掺杂双氰胺（DCD）掺杂的铁基金属有机骨架（MOF）化合物-Materiaux de l'Institute Lavosier-101（Fe）（MIL-101（铁））。制备的氮介孔碳（MIL-5 DCD-800）的特征在于透射电子显微镜（TEM），X射线粉末衍射（XRD），N 2 吸附等温线和X射线光电子能谱。 MIL-5 DCD-800在0.1 M KOH中的起始电势为1.08 V（ vs。 RHE），半波电势为0.86 V（ vs。 RHE） ，类似于商用Pt / C（1.05 V@0.05 mA cm ？2 ）。此外，该电催化剂还具有比Pt / C更好的稳定性和抗甲醇穿透性。优异的性能归因于吡啶-N和石墨-N以及丰富的Fe活性位点的存在，从而促进了ORR中的四电子过程。高孔体积和适当的中孔可促进电催化过程中的传质和反应性。

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