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Enhancement of nitrogen self-doped nanocarbons electrocatalyst via tune-up solution plasma synthesis†
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2018-10-16 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8ra06614k SeungHyo Lee 1 , Nagahiro Saito 1, 2
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2018-10-16 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8ra06614k SeungHyo Lee 1 , Nagahiro Saito 1, 2
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The development of a metal-free carbon based electrocatalyst for the oxygen reduction reaction (ORR) is an essential issue for energy conversion systems. Herein, we suggest a tune-up solution plasma (SP) synthesis based on a simple one-step and cost-effective method to fabricate nitrogen self-doped graphitic carbon nanosheets (NGS) as an electrocatalyst. This novel strategy using a low-pass filter circuit provides plasma stability and energy control during discharge in pyridine, determining the graphitic structure of nanocarbons doped with nitrogen. Notably, NGS have a relatively high surface area (621 m2 g−1), and high contents of nitrogen bonded as pyridinic-N and pyrrolic-N of 55.5 and 21.3%, respectively. As an efficient metal-free electrocatalyst, NGS exhibit a high onset potential (−0.18 V vs. Ag/AgCl) and a 3.8 transferred electron pathway for ORR in alkaline solution, as well as better long-term durability (4% current decrease after 10 000 s of operation) than commercial Pt/C (22% current drop). From this point of view, the nitrogen self-doped graphitic carbon nanosheet material synthesized using the tune-up SP system is a promising catalyst for the ORR, as an alternative to a Pt catalyst for application in energy conversion devices.
中文翻译：
通过调整溶液等离子体合成增强氮自掺杂纳米碳电催化剂†
开发用于氧还原反应（ORR）的无金属碳基电催化剂是能量转换系统的一个重要问题。在此，我们建议一种基于简单的一步且经济有效的方法的调整溶液等离子体（SP）合成来制造作为电催化剂的氮自掺杂石墨碳纳米片（NGS）。这种使用低通滤波器电路的新颖策略可在吡啶放电期间提供等离子体稳定性和能量控制，从而确定掺杂氮的纳米碳的石墨结构。值得注意的是，NGS具有相对较高的表面积（621 m 2 g -1），并且吡啶-N和吡咯-N键合的氮含量分别较高，分别为55.5%和21.3%。作为一种高效的无金属电催化剂，NGS 在碱性溶液中表现出高起始电位（-0.18 V vs. Ag/AgCl）和 3.8 的 ORR 转移电子路径，以及更好的长期耐久性（使用后电流降低 4%）。运行 10 000 秒）比商用 Pt/C（电流下降 22%）。从这个角度来看，使用tune-up SP系统合成的氮自掺杂石墨碳纳米片材料是一种很有前景的ORR催化剂，可以作为Pt催化剂的替代品在能量转换装置中的应用。
更新日期：2018-10-16
中文翻译：
通过调整溶液等离子体合成增强氮自掺杂纳米碳电催化剂†
开发用于氧还原反应（ORR）的无金属碳基电催化剂是能量转换系统的一个重要问题。在此，我们建议一种基于简单的一步且经济有效的方法的调整溶液等离子体（SP）合成来制造作为电催化剂的氮自掺杂石墨碳纳米片（NGS）。这种使用低通滤波器电路的新颖策略可在吡啶放电期间提供等离子体稳定性和能量控制，从而确定掺杂氮的纳米碳的石墨结构。值得注意的是，NGS具有相对较高的表面积（621 m 2 g -1），并且吡啶-N和吡咯-N键合的氮含量分别较高，分别为55.5%和21.3%。作为一种高效的无金属电催化剂，NGS 在碱性溶液中表现出高起始电位（-0.18 V vs. Ag/AgCl）和 3.8 的 ORR 转移电子路径，以及更好的长期耐久性（使用后电流降低 4%）。运行 10 000 秒）比商用 Pt/C（电流下降 22%）。从这个角度来看，使用tune-up SP系统合成的氮自掺杂石墨碳纳米片材料是一种很有前景的ORR催化剂，可以作为Pt催化剂的替代品在能量转换装置中的应用。
京公网安备 11010802027423号