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Dual-Shelled Multidoped Hollow Carbon Nanocages with Hierarchical Porosity for High-Performance Oxygen Reduction Reaction in Both Alkaline and Acidic Media.
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-07-08 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00081 Teng Wang 1 , Chao Yang 2 , Yijiang Liu 1 , Mei Yang 1 , Xufeng Li 1 , Yan He 1 , Huaming Li 1 , Hongbiao Chen 1 , Zhiqun Lin 2
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-07-08 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00081 Teng Wang 1 , Chao Yang 2 , Yijiang Liu 1 , Mei Yang 1 , Xufeng Li 1 , Yan He 1 , Huaming Li 1 , Hongbiao Chen 1 , Zhiqun Lin 2
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The rational design and facile synthesis of metal organic framework (MOF)-derived carbon materials with high oxygen reduction reaction (ORR) activity still remains challenging. Herein, we report on a simple yet robust route to dual-shelled Co, N, and S co-doped hollow carbon nanocages (denoted Co-N/S-DSHCN) with outstanding ORR performance. The concurrent compositional and structural engineering of the zeolitic imidazolate framework (ZIF-67), enabled by its coating with trithiocyanuric acid (TCA), yields core-shelled precursor particles which are subsequently carbonized into Co-N/S-DSHCN. Notably, Co-N/S-DSHCN-3.5 outperforms the commercial Pt/C, representing a +25 mV onset potential (Eon) and a +43 mV half-wave potential (E1/2) in 0.1 M KOH and a comparable E1/2 to Pt/C in 0.5 M H2SO4, respectively. Such impressive ORR activities of Co-N/S-DSHCN-3.5 originate from the effective synergy of Co, N, and S co-doping (i.e., a compositional tuning) in conjunction with a unique dual-shelled hollow architecture containing hierarchical porosity (i.e., a structural tailoring).
中文翻译：
具有分层孔隙率的双壳多掺杂空心碳纳米笼，用于碱性和酸性介质中的高性能氧还原反应。
具有高氧还原反应（ORR）活性的金属有机骨架（MOF）衍生的碳材料的合理设计和简便合成仍然具有挑战性。在本文中，我们报告了一种简单而稳健的途径，以具有出色的ORR性能的双壳Co，N和S共掺杂空心碳纳米笼（称为Co-N / S-DSHCN）。沸石咪唑酸盐骨架（ZIF-67）的同时组成和结构工程设计，通过用三硫氰尿酸（TCA）进行涂层，可以得到核壳前体颗粒，随后将其碳化成Co-N / S-DSHCN。值得注意的是，Co-N / S-DSHCN-3.5的性能优于商用Pt / C，在0.1 M KOH和0.1M KOH中，其起始电势（E on）为+25 mV，半波电势（E 1/2）为+43 mV。可比在0.5 MH 2 SO 4中分别为E 1/2至Pt / C。Co-N / S-DSHCN-3.5如此令人印象深刻的ORR活性源自Co，N和S共掺杂（即组成调整）的有效协同作用，以及独特的包含分层孔隙率的双壳中空结构（即结构调整）。
更新日期：2020-08-12
中文翻译：
具有分层孔隙率的双壳多掺杂空心碳纳米笼，用于碱性和酸性介质中的高性能氧还原反应。
具有高氧还原反应（ORR）活性的金属有机骨架（MOF）衍生的碳材料的合理设计和简便合成仍然具有挑战性。在本文中，我们报告了一种简单而稳健的途径，以具有出色的ORR性能的双壳Co，N和S共掺杂空心碳纳米笼（称为Co-N / S-DSHCN）。沸石咪唑酸盐骨架（ZIF-67）的同时组成和结构工程设计，通过用三硫氰尿酸（TCA）进行涂层，可以得到核壳前体颗粒，随后将其碳化成Co-N / S-DSHCN。值得注意的是，Co-N / S-DSHCN-3.5的性能优于商用Pt / C，在0.1 M KOH和0.1M KOH中，其起始电势（E on）为+25 mV，半波电势（E 1/2）为+43 mV。可比在0.5 MH 2 SO 4中分别为E 1/2至Pt / C。Co-N / S-DSHCN-3.5如此令人印象深刻的ORR活性源自Co，N和S共掺杂（即组成调整）的有效协同作用，以及独特的包含分层孔隙率的双壳中空结构（即结构调整）。
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