Doping carbons beyond nitrogen: An overview of advanced heteroatom doped carbons with boron, sulphur and phosphorus for energy applications

Energy and Environmental Science

Volumn 6, Issue 10, 2013, Pages 2839-2855

  Paraknowitsch, Jens Peter ^a   Thomas, Arne ^a  

^a TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON MATERIAL; CARBON SYNTHESIS; CATHODIC COMPARTMENTS; ENERGY APPLICATIONS; MATERIAL CONCEPTS; STATE OF THE ART; STRUCTURAL DISTORTIONS; SYNERGISTIC EFFECT;

CHEMICAL BONDS; ELECTROCATALYSTS; ELECTRONEGATIVITY; FUEL CELLS; HYDROGEN STORAGE; NITROGEN; PHOSPHORUS; SULFUR;

CARBON;

BORON; ELECTROCHEMISTRY; ENERGY EFFICIENCY; ENERGY USE; PHOSPHORUS; SULFUR; SYNERGISM;

EID: 84884535967     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3ee41444b     Document Type: Review

References (165)

1. S. Iijima Nature 1991 354 56 58
2. A. K. Geim K. S. Novoselov Nat. Mater. 2007 6 183 191
3. K. S. Novoselov A. K. Geim S. V. Morozov D. Jiang Y. Zhang S. V. Dubonos I. V. Grigorieva A. A. Firsov Science 2004 306 666 669
4. R. H. Baughman A. A. Zakhidov W. A. de Heer Science 2002 297 787 792
5. D. Chen L. Tang J. Li Chem. Soc. Rev. 2010 39 3157 3180
6. X. Huang Z. Yin S. Wu X. Qi Q. He Q. Zhang Q. Yan F. Boey H. Zhang Small 2011 7 1876 1902
7. A. Y. Liu M. L. Cohen Science 1989 245 841 842
8. C. M. Niu Y. Z. Lu C. M. Lieber Science 1993 261 334 337
9. D. M. Teter R. J. Hemley Science 1996 271 53 55
10. J. Liebig Ann. Pharm. 1834 10 1 47
11. E. Kroke M. Schwarz Coord. Chem. Rev. 2004 248 493 532
12. W. Schnick Angew. Chem., Int. Ed. 1993 32 806 818
13. Y. Wang X. Wang M. Antonietti Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 68 89
14. R. Jasinski Nature 1964 201 1212 1213
15. H. Jahnke M. Schönborn G. Zimmermann Top. Curr. Chem. 1976 61 133 181
16. S. Gupta D. Tryk I. Bae W. Aldred E. Yeager J. Appl. Electrochem. 1989 19 19 27
17. C. W. B. Bezerra L. Zhang K. Lee H. Liu A. L. B. Marques E. P. Marques H. Wang J. Zhang Electrochim. Acta 2008 53 4937 4951
18. P. H. Matter U. S. Ozkan Catal. Lett. 2006 109 115 123
19. Y. Y. Shao J. H. Sui G. P. Yin Y. Z. Gao Appl. Catal., B 2008 79 89 99
20. K. P. Gong F. Du Z. H. Xia M. Durstock L. M. Dai Science 2009 323 760 764
21. S. Maldonado K. J. Stevenson J. Phys. Chem. B 2005 109 4707 4716
22. K. A. Kurak A. B. Anderson J. Phys. Chem. C 2009 113 6730 6734
23. P. H. Matter L. Zhang U. S. Ozkan J. Catal. 2006 239 83 96
24. Y. Zheng Y. Jiao M. Jaroniec Y. Jin S. Z. Qiao Small 2012 8 3550 3566
25. X. Tuaev J. P. Paraknowitsch R. Illgen A. Thomas P. Strasser Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 6444 6447
26. P. Simon Y. Gogotsi Nat. Mater. 2008 7 845 854
27. L. L. Zhang X. S. Zhao Chem. Soc. Rev. 2009 38 2520 2531
28. A. G. Pandolfo A. F. Hollenkamp J. Power Sources 2006 157 11 27
29. E. Frackowiak Phys. Chem. Chem. Phys. 2007 9 1774 1785
30. E. Frackowiak F. Beguin Carbon 2001 39 937 950
31. G. Lota K. Lota E. Frackowiak Electrochem. Commun. 2007 9 1828 1832
32. G. Lota B. Grzyb H. Machnikowska J. Machnikowski E. Frackowiak Chem. Phys. Lett. 2005 404 53 58
33. R. A. Sidik A. B. Anderson N. P. Subramanian S. P. Kumaraguru B. N. Popov J. Phys. Chem. B 2006 110 1787 1793
34. H. Wang R. Cote G. Faubert D. Guay J. P. Dodelet J. Phys. Chem. B 1999 103 2042 2049
35. F. Jaouen M. Lefevre J. P. Dodelet M. Cai J. Phys. Chem. B 2006 110 5553 5558
36. S. C. Roy A. W. Harding A. E. Russell K. M. Thomas J. Electrochem. Soc. 1997 144 2323 2328
37. R. Pietrzak H. Wachowska P. Nowicki Energy Fuels 2006 20 1275 1280
38. R. Gadiou A. Didion D. A. Ivanov I. Czekaj R. Kötz C. Vix-Guterl J. Phys. Chem. Solids 2008 69 1808 1814
39. Y. P. Wu S. B. Fang Y. Y. Jiang J. Mater. Chem. 1998 8 2223 2227
40. D. P. Kim C. L. Lin T. Mihalisin P. Heiney M. M. Labes Chem. Mater. 1991 3 686 692
41. H. Wang T. Maiyalagan X. Wang ACS Catal. 2012 2 781 794
42. P. Ayala R. Arenal M. Ruemmeli A. Rubio T. Pichler Carbon 2010 48 575 586
43. C. P. Ewels M. Glerup J. Nanosci. Nanotechnol. 2005 5 1345 1363
44. W. Shen W. Fan J. Mater. Chem. A 2013 1 999 1013
45. B. Hu K. Wang L. Wu S.-H. Yu M. Antonietti M.-M. Titirici Adv. Mater. 2010 22 813 828
46. M. M. Titirici M. Antonietti Chem. Soc. Rev. 2010 39 103 116
47. M. M. Titirici A. Thomas M. Antonietti New J. Chem. 2007 31 787 789
48. B. Xu S. Hou G. Cao F. Wu Y. Yang J. Mater. Chem. 2012 22 19088 19093
49. M. M. Titirici A. Thomas M. Antonietti J. Mater. Chem. 2007 17 3412 3418
50. R. J. White M. Antonietti M. M. Titirici J. Mater. Chem. 2009 19 8645 8650
51. Z. L. Xie R. J. White J. Weber A. Taubert M. M. Titirici J. Mater. Chem. 2011 21 7434 7442
52. L. Zhao N. Baccile S. Gross Y. J. Zhang W. Wei Y. H. Sun M. Antonietti M. M. Titirici Carbon 2010 48 3778 3787
53. L. Zhao R. Crombez F. P. Caballero M. Antonietti J. Texter M. M. Titirici Polymer 2010 51 4540 4546
54. L. Zhao L. Z. Fan M. Q. Zhou H. Guan S. Y. Qiao M. Antonietti M. M. Titirici Adv. Mater. 2010 22 5202 5206
55. T. J. Wooster K. M. Johanson K. J. Fraser D. R. MacFarlane J. L. Scott Green Chem. 2006 8 691 696
56. J. P. Paraknowitsch A. Thomas M. Antonietti J. Mater. Chem. 2010 20 6746 6758
57. J. P. Paraknowitsch J. Zhang D. S. Su A. Thomas M. Antonietti Adv. Mater. 2010 22 87 92
58. J. S. Lee X. Q. Wang H. M. Luo G. A. Baker S. Dai J. Am. Chem. Soc. 2009 131 4596 4597
59. J. S. Lee X. Q. Wang H. M. Luo S. Dai Adv. Mater. 2010 22 1004 1007
60. X. Wang S. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 6664 6668
61. T.-P. Fellinger F. Hasche P. Strasser M. Antonietti J. Am. Chem. Soc. 2012 134 4072 4075
62. F. Hasche T.-P. Fellinger M. Oezaslan J. P. Paraknowitsch M. Antonietti P. Strasser ChemCatChem 2012 4 479 483
63. W. Yang T.-P. Fellinger M. Antonietti J. Am. Chem. Soc. 2011 133 206 209
64. M. C. Gutierrez D. Carriazo C. O. Ania J. B. Parra M. L. Ferrer F. del Monte Energy Environ. Sci. 2011 4 3535 3544
65. P. Kuhn A. Forget D. S. Su A. Thomas M. Antonietti J. Am. Chem. Soc. 2008 130 13333 13337
66. L. Hao B. Luo X. Li M. Jin Y. Fang Z. Tang Y. Jia M. Liang A. Thomas J. Yang L. Zhi Energy Environ. Sci. 2012 5 9747 9751
67. K. Sakaushi G. Nickerl F. M. Wisser D. Nishio-Hamane E. Hosono H. Zhou S. Kaskel J. Eckert Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 7850 7854
68. D. Golberg Y. Bando Y. Huang T. Terao M. Mitome C. Tang C. Zhi ACS Nano 2010 4 2979 2993
69. R. Z. Ma D. Goldberg Y. Bando T. Sasaki Philos. Trans. R. Soc., A 2004 362 2161 2186
70. R. B. Kaner J. Kouvetakis C. E. Warble M. L. Sattler N. Bartlett Mater. Res. Bull. 1987 22 399 404
71. O. Stephan P. M. Ajayan C. Colliex P. Redlich J. M. Lambert P. Bernier P. Lefin Science 1994 266 1683 1685
72. P. Redlich J. Loeffler P. M. Ajayan J. Bill F. Aldinger M. Ruhle Chem. Phys. Lett. 1996 260 465 470
73. W. Cermignani T. E. Paulson C. Onneby C. G. Pantano Carbon 1995 33 367 374
74. M. Endo C. Kim T. Karaki T. Tamaki Y. Nishimura M. J. Matthews S. D. M. Brown M. S. Dresselhaus Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1998 58 8991 8996
75. S. Jacques A. Guette X. Bourrat F. Langlais C. Guimon C. Labrugere Carbon 1996 34 1135 1143
76. T. Shirasaki A. Derre M. Menetrier A. Tressaud S. Flandrois Carbon 2000 38 1461 1467
77. L. S. Panchakarla K. S. Subrahmanyam S. K. Saha A. Govindaraj H. R. Krishnamurthy U. V. Waghmare C. N. R. Rao Adv. Mater. 2009 21 4726 4730
78. P. F. Fulvio J. S. Lee R. T. Mayes X. Wang S. M. Mahurin S. Dai Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 13486 13491
79. E. Kim I. Oh J. Kwak Electrochem. Commun. 2001 3 608 612
80. T.-P. Fellinger D. S. Su M. Engenhorst D. Gautam R. Schloegl M. Antonietti J. Mater. Chem. 2012 22 23996 24005
81. J. Wang Y. Chen Y. Zhang M. I. Ionescu R. Li X. Sun S. Ye S. Knights J. Mater. Chem. 2011 21 18195 18198
82. S. Wang T. Cochell A. Manthiram Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 13910 13913
83. L. Yang S. Jiang Y. Zhao L. Zhu S. Chen X. Wang Q. Wu J. Ma Y. Ma Z. Hu Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 7132 7135
84. Z.-H. Sheng H.-L. Gao W.-J. Bao F.-B. Wang X.-H. Xia J. Mater. Chem. 2012 22 390 395
85. C. W. Chang Y. Nabae S. Kuroki T. Hayakawa M.-a. Kakimoto S. Miyata Chem. Lett. 2012 41 923 925
86. J.-i. Ozaki T. Anahara N. Kimura A. Oya Carbon 2006 44 3358 3361
87. J.-i. Ozaki N. Kimura T. Anahara A. Oya Carbon 2007 45 1847 1853
88. S.-F. Huang K. Terakura T. Ozaki T. Ikeda M. Boero M. Oshima J.-i. Ozaki S. Miyata Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2009 80 235410
89. C. H. Choi S. H. Park S. I. Woo ACS Nano 2012 6 7084 7091
90. M. Chisaka T. Iijima Y. Ishihara Y. Suzuki R. Inada Y. Sakurai Electrochim. Acta 2012 85 399 410
91. S. Wang E. Iyyamperumal A. Roy Y. Xue D. Yu L. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 11756 11760
92. Y. Zhao L. Yang S. Chen X. Wang Y. Ma Q. Wu Y. Jiang W. Qian Z. Hu J. Am. Chem. Soc. 2013 135 1201 1204
93. S. Wang L. Zhang Z. Xia A. Roy D. W. Chang J.-B. Baek L. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 4209 4212
94. C. H. Choi M. W. Chung H. C. Kwon S. H. Park S. I. Woo J. Mater. Chem. A 2013 1 3694 3699
95. H. Guo Q. Gao J. Power Sources 2009 186 551 556
96. E. Iyyamperumal S. Wang L. Dai ACS Nano 2012 6 5259 5265
97. Z.-S. Wu A. Winter L. Chen Y. Sun A. Turchanin X. Feng K. Muellen Adv. Mater. 2012 24 5130 5135
98. D.-W. Wang F. Li Z.-G. Chen G. Q. Lu H.-M. Cheng Chem. Mater. 2008 20 7195 7200
99. J. Han L. L. Zhang S. Lee J. Oh K.-S. Lee J. R. Potts J. Ji X. Zhao R. S. Ruoff S. Park ACS Nano 2013 7 19 26
100. M. Endo C. Kim K. Nishimura T. Fujino K. Miyashita Carbon 2000 38 183 197
101. T. Morita N. Takami Electrochim. Acta 2004 49 2591 2599
102. T. Liu R. Luo S.-H. Yoon I. Mochida J. Power Sources 2010 195 1714 1719
103. U. Tanaka T. Sogabe H. Sakagoshi M. Ito T. Tojo Carbon 2001 39 931 936
104. E. Rodriguez I. Camean R. Garcia A. B. Garcia Electrochim. Acta 2011 56 5090 5094
105. M. Wu Y. Ren N. Guo S. Li X. Sun M. Tan D. Wang J. Zheng N. Tsubaki Mater. Lett. 2012 82 124 126
106. R. R. da Silva J. H. S. Torres Y. Kopelevich Phys. Rev. Lett. 2001 87 147001
107. E. Z. Kurmaev A. V. Galakhov A. Moewes S. Moehlecke Y. Kopelevich Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 66 193402
108. A. Chutia F. Cimpoesu H. Tsuboi A. Miyamoto Chem. Phys. Lett. 2011 503 91 96
109. P. A. Denis J. Phys. Chem. C 2009 113 5612 5619
110. P. A. Denis Chem. Phys. Lett. 2010 492 251 257
111. P. A. Denis Chem. Phys. Lett. 2011 508 95 101
112. P. A. Denis Comput. Mater. Sci. 2013 67 203 206
113. P. G. Bruce S. A. Freunberger L. J. Hardwick J.-M. Tarascon Nat. Mater. 2012 11 19 29
114. F. Cheng J. Liang Z. Tao J. Chen Adv. Mater. 2011 23 1695 1715
115. N. Brun K. Sakaushi L. Yu L. Giebeler J. Eckert M. M. Titirici Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 6080 6087
116. C. Liang N. J. Dudney J. Y. Howe Chem. Mater. 2009 21 4724 4730
117. T. Lin Y. Tang Y. Wang H. Bi Z. Liu F. Huang X. Xie M. Jiang Energy Environ. Sci. 2013 6 1283 1290
118. H. Wang Y. Yang Y. Liang J. T. Robinson Y. Li A. Jackson Y. Cui H. Dai Nano Lett. 2011 11 2644 2647
119. J. P. Paraknowitsch A. Thomas J. Schmidt Chem. Commun. 2011 47 8283 8285
120. J. Schmidt J. Weber J. D. Epping M. Antonietti A. Thomas Adv. Mater. 2009 21 702 705
121. A. Thomas Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 8328 8344
122. F. Boettger-Hiller A. Mehner S. Anders L. Kroll G. Cox F. Simon S. Spange Chem. Commun. 2012 48 10568 10570
123. M. Sevilla A. B. Fuertes R. Mokaya Int. J. Hydrogen Energy 2011 36 15658 15663
124. M. Sevilla A. B. Fuertes Microporous Mesoporous Mater. 2012 158 318 323
125. Y. Xia Y. Zhu Y. Tang Carbon 2012 50 5543 5553
126. M. Seredych T. J. Bandosz Appl. Catal., B 2011 106 133 141
127. M. Seredych M. Khine T. J. Bandosz ChemSusChem 2011 4 139 147
128. T. J. Bandosz J. Matos M. Seredych M. S. Z. Islam R. Alfano Appl. Catal., A 2012 445 159 165
129. P. A. Denis R. Faccio A. W. Mombru ChemPhysChem 2009 10 715 722
130. H. Gao Z. Liu L. Song W. Guo W. Gao L. Ci A. Rao W. Quan R. Vajtai P. M. Ajayan Nanotechnology 2012 23 275605
131. Z. Yang Z. Yao G. Li G. Fang H. Nie Z. Liu X. Zhou X. a. Chen S. Huang ACS Nano 2012 6 205 211
132. S. B. Yang L. J. Zhu K. Tang X. L. Feng J. Maier K. Müllen Adv. Funct. Mater. 2012 22 3634 3640
133. Y. Yan Y.-X. Yin S. Xin Y.-G. Guo L.-J. Wan Chem. Commun. 2012 48 10663 10665
134. L. Yue H. Zhong D. Tang L. Zhang J. Solid State Electrochem. 2013 17 961 968
135. G. Hasegawa M. Aoki K. Kanamori K. Nakanishi T. Hanada K. Tadanaga J. Mater. Chem. 2011 21 2060 2063
136. J. Liang Y. Jiao M. Jaroniec S. Z. Qiao Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 11496 11500
137. J. Xu G. Dong C. Jin M. Huang L. Guan ChemSusChem 2013 6 493 499
138. S.-A. Wohlgemuth F. Vilela M.-M. Titirici M. Antonietti Green Chem. 2012 14 741 749
139. S.-A. Wohlgemuth R. J. White M.-G. Willinger M.-M. Titirici M. Antonietti Green Chem. 2012 14 1515 1523
140. Z. Liu H. Nie Z. Yang J. Zhang Z. Jin Y. Lu Z. Xiao S. Huang Nanoscale 2013 5 3283 3288
141. J. P. Paraknowitsch B. Wienert Y. Zhang A. Thomas Chem.-Eur. J. 2012 18 15416 15423
142. J. Hong X. Xia Y. Wang R. Xu J. Mater. Chem. 2012 22 15006 15012
143. S. Bohr R. Haubner B. Lux Diamond Relat. Mater. 1995 4 133 144
144. C. A. Davis Y. Yin D. R. McKenzie L. E. Hall E. Kravtchinskaia V. Keast G. A. J. Amaratunga V. S. Veerasamy J. Non-Cryst. Solids 1994 170 46 50
145. R. Haubner S. Bohr B. Lux Diamond Relat. Mater. 1999 8 171 178
146. M. T. Kuo P. W. May A. Gunn M. N. R. Ashfold R. K. Wild Diamond Relat. Mater. 2000 9 1222 1227
147. V. V. Strelko V. S. Kuts P. A. Thrower Carbon 2000 38 1499 1503
148. Y. J. Lee L. R. Radovic Carbon 2003 41 1987 1997
149. Z.-W. Liu F. Peng H.-J. Wang H. Yu W.-X. Zheng J. Yang Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 3257 3261
150. Z. Liu F. Peng H. Wang H. Yu J. Tan L. Zhu Catal. Commun. 2011 16 35 38
151. Z. Liu F. Peng H. Wang H. Yu W. Zheng X. Wei J. Nat. Gas Chem. 2012 21 257 264
152. Z. Liu Q. Shi F. Peng H. Wang H. Yu J. Li X. Wei Catal. Commun. 2012 22 34 38
153. C. H. Choi M. W. Chung S. H. Park S. I. Woo Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 1802 1805
154. C. H. Choi S. H. Park S. I. Woo J. Mater. Chem. 2012 22 12107 12115
155. D. Yu Y. Xue L. Dai J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 2863 2870
156. D. Hulicova-Jurcakova A. M. Puziy O. I. Poddubnaya F. Suarez-Garcia J. M. D. Tascón G. Q. Lu J. Am. Chem. Soc. 2009 131 5026 5027
157. D. Carriazo M. Concepcion Serrano M. Concepcion Gutierrez M. Luisa Ferrer F. del Monte Chem. Soc. Rev. 2012 41 4996 5014
158. D. Carriazo M. C. Gutierrez M. L. Ferrer F. del Monte Chem. Mater. 2010 22 6146 6152
159. M. C. Gutiérrez D. Carriazo A. Tamayo R. Jiménez F. Picó J. M. Rojo M. L. Ferrer F. del Monte Chem.-Eur. J. 2011 17 10533 10537
160. M. C. Gutierrez F. Rubio F. del Monte Chem. Mater. 2010 22 2711 2719
161. D. Carriazo M. C. Gutiérrez F. Picó J. M. Rojo J. L. G. Fierro M. L. Ferrer F. del Monte ChemSusChem 2012 5 1405 1409
162. X. Zhao Q. Zhang B. Zhang C.-M. Chen A. Wang T. Zhang D. S. Su J. Mater. Chem. 2012 22 4963 4969
163. P. Karthika N. Rajalakshmi K. S. Dhathathreyan J. Nanosci. Nanotechnol. 2013 13 1746 1751
164. Y. Zhang T. Mori J. Ye M. Antonietti J. Am. Chem. Soc. 2010 132 6294 6295
165. J. P. Paraknowitsch Y. Zhang B. Wienert A. Thomas Chem. Commun. 2013 49 1208 1210