Gesamt‐Sauerstoff‐Elektrokatalyse auf stickstoffmodifizierten Kohlenstoffkatalysatoren: Identifizierung aktiver Zentren und In‐situ‐Beobachtung reaktiver Zwischenprodukte. (8th December 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Lin, Yangming; Liu, Zigeng; Yu, Linhui; Zhang, Gui‐Rong; Tan, Hao; Wu, Kuang‐Hsu; Song, Feihong; Mechler, Anna K.; Schleker, P. Philipp M.; Lu, Qing; Zhang, Bingsen; Heumann, Saskia
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 133:Number 6(2021)
• Page Start: 3336
• Page End: 3343
• Publication Date: 2020-12-08
• Subjects: Aktive Zentren -- In-situ-IR-Spektroskopie -- Metallfreier Kohlenstoff -- Stickstoffdotierung -- Zwischenprodukte; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.202012615
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: Das mechanistische Verständnis der aktiven Zentren, adsorbierten Zwischenprodukte und geschwindigkeitsbestimmenden Schritte (RDS) von N‐modifizierten Kohlenstoffkatalysatoren in der elektrokatalytischen Sauerstoffreduktion (ORR) und der Sauerstoffentwicklung (OER) ist wegen der unvermeidlichen Koexistenz verschiedener N‐Konfigurationen und der technischen Beschränkungen bei der Beobachtung gebildeter Zwischenprodukte noch immer umstritten. Hier werden sieben Arten aromatischer Moleküle mit je einer einzelnen N‐Spezies als Modellstrukturen verwendet, um die explizite Rolle jeder üblichen N‐Gruppe bei der ORR sowie der OER zu untersuchen. Insbesondere wird die dynamische Entwicklung der aktiven Zentren und der wichtigsten adsorbierten Zwischenprodukte einschließlich O2 (ads), Superoxidanion O2 − * und OOH* mit In‐situ‐Spektroskopie beobachtet. Wir schlagen vor, dass die Bildung von *OOH‐Spezies aus O2 − * (O2 − *+H2 O→OOH*+OH − ) ein möglicher RDS während des ORR‐Prozesses ist, da die Erzeugung von O2 aus OOH*‐Spezies der wahrscheinlichste RDS während des OER‐Prozesses ist. Abstract : Die dynamische Entwicklung von aktiven Zentren und Sauerstoff‐Zwischenprodukten bei der ORR und OER an N‐dotierten Kohlenstoff‐Katalysatoren wird mit In‐situ‐ATR‐IR‐Spektren überwacht. Mithilfe von Isotopenmarkierung wird die Bildung von *OOH‐Spezies aus O2 − * als geschwindigkeitsbestimmender Schritt (RDS) während der ORR vorgeschlagen, während die Erzeugung von O2 aus OOH*‐Spezies der wahrscheinlichste RDS während der OER ist.