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Polymer-Assisted Electrophoretic Synthesis of N-Doped Graphene-Polypyrrole Demonstrating Oxygen Reduction with Excellent Methanol Crossover Impact and Durability.
Chemistry - A European Journal ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-07-02 , DOI: 10.1002/chem.202002526 Ghulam Mohmad 1 , Subhajit Sarkar 1 , Ashmita Biswas 1 , Kingshuk Roy 2 , Ramendra Sundar Dey 1
Chemistry - A European Journal ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-07-02 , DOI: 10.1002/chem.202002526 Ghulam Mohmad 1 , Subhajit Sarkar 1 , Ashmita Biswas 1 , Kingshuk Roy 2 , Ramendra Sundar Dey 1
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The design and synthesis of metal‐free catalysts with superior electrocatalytic activity, high durability, low cost, and under mild conditions is extremely desirable but remains challenging. To address this problem, a polymer‐assisted electrochemical exfoliation technique of graphite in the presence of an aqueous acidic medium is reported. This simple, cost‐effective, and mass‐scale production approach could open the possibility for the synthesis of high‐quality nitrogen‐doped graphene–polypyrrole (NG‐PPy). The NG‐PPy catalyst displays an improved half wave potential (E1/2=0.77 V) in alkaline medium compared with G‐PPy (E1/2=0.66 V). Most importantly, this catalyst demonstrates excellent stability with high methanol tolerance, and it outperforms the commercial Pt/C catalyst and other previously reported metal‐free catalysts. The content of graphitic nitrogen atoms is the key factor for the enhancement of electrocatalytic activity towards oxygen reduction reactions (ORR). Interestingly, the NG‐PPy catalyst can be used as a cathode material in a zinc–air battery, which demonstrates a higher peak power density (59 mW cm−2) than G‐PPy (36.6 mW cm−2), highlighting the importance of the low‐cost material synthesis approach towards the development of metal‐free efficient ORR catalysts for fuel cell and metal–air battery applications. Remarkably, the polymer‐assisted electrophoretic exfoliation of graphite with a high yield (≈88 wt %) of few‐layer graphene flakes could pave the way towards the mass production of high‐quality graphene for a variety of applications.
中文翻译：
N掺杂的石墨烯-聚吡咯的聚合物辅助电泳合成，显示出具有优异的甲醇交换冲击和耐久性的氧还原作用。
具有优异的电催化活性，高耐用性，低成本且在温和条件下的无金属催化剂的设计和合成是非常理想的，但仍具有挑战性。为了解决这个问题，报道了在水性酸性介质存在下石墨的聚合物辅助电化学剥离技术。这种简单，经济高效的大规模生产方法可能为合成高质量的氮掺杂石墨烯-聚吡咯（NG-PPy）开辟可能性。NG-PPy催化剂在碱性介质中的半波电势（E 1/2 = 0.77 V）比G-PPy（E 1/2= 0.66 V）。最重要的是，该催化剂表现出出色的稳定性和高耐甲醇性，并且优于市售的Pt / C催化剂和其他先前报道的无金属催化剂。石墨氮原子的含量是增强对氧还原反应（ORR）的电催化活性的关键因素。有趣的是，NG-PPy催化剂可用作锌-空气电池的正极材料，其峰值功率密度（59 mW cm -2）比G-PPy（36.6 mW cm -2）高），强调了低成本材料合成方法对于开发用于燃料电池和金属空气电池应用的无金属高效ORR催化剂的重要性。值得注意的是，石墨的聚合物辅助电泳剥落技术具有高收率（约88 wt％）的几层石墨烯薄片，可以为大规模生产各种用途的石墨烯铺平道路。
更新日期：2020-07-02
中文翻译：
N掺杂的石墨烯-聚吡咯的聚合物辅助电泳合成，显示出具有优异的甲醇交换冲击和耐久性的氧还原作用。
具有优异的电催化活性，高耐用性，低成本且在温和条件下的无金属催化剂的设计和合成是非常理想的，但仍具有挑战性。为了解决这个问题，报道了在水性酸性介质存在下石墨的聚合物辅助电化学剥离技术。这种简单，经济高效的大规模生产方法可能为合成高质量的氮掺杂石墨烯-聚吡咯（NG-PPy）开辟可能性。NG-PPy催化剂在碱性介质中的半波电势（E 1/2 = 0.77 V）比G-PPy（E 1/2= 0.66 V）。最重要的是，该催化剂表现出出色的稳定性和高耐甲醇性，并且优于市售的Pt / C催化剂和其他先前报道的无金属催化剂。石墨氮原子的含量是增强对氧还原反应（ORR）的电催化活性的关键因素。有趣的是，NG-PPy催化剂可用作锌-空气电池的正极材料，其峰值功率密度（59 mW cm -2）比G-PPy（36.6 mW cm -2）高），强调了低成本材料合成方法对于开发用于燃料电池和金属空气电池应用的无金属高效ORR催化剂的重要性。值得注意的是，石墨的聚合物辅助电泳剥落技术具有高收率（约88 wt％）的几层石墨烯薄片，可以为大规模生产各种用途的石墨烯铺平道路。
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