Strong metal-support interactions enhance the activity and durability of platinum supported on tantalum-modified titanium dioxide electrocatalysts

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 5, 2014, Pages 1516-1525

  Kumar, Amod ^a   Ramani, Vijay ^a  

^a Illinois Institute of Technology   (United States)

Author keywords

carbon corrosion; corrosion resistant electrocatalyst support; fuel cell; potential cycling; strong metal support interactions

Indexed keywords

CARBON; CORROSION RESISTANCE; ELECTROCATALYSTS; ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; OXIDE MINERALS; PLATINUM; PLATINUM ALLOYS; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; STABILITY; TANTALUM OXIDES; TITANIUM DIOXIDE; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; X RAY ABSORPTION NEAR EDGE STRUCTURE SPECTROSCOPY;

CARBON CORROSION; ELECTROCATALYST SUPPORT; POTENTIAL CYCLING; STRONG METAL-SUPPORT INTERACTION; TIO;

TANTALUM;

EID: 84899863085     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs500116h     Document Type: Article

References (94)

1. Borup, R.; Meyers, J.; Pivovar, B.; Kim, Y. S.; Mukundan, R.; Garland, N.; Myers, D.; Wilson, M.; Garzon, F.; Wood, D.; Zelenay, P.; More, K.; Stroh, K.; Zawodzinski, T.; Boncella, J.; McGrath, J. E.; Inaba, M.; Miyatake, K.; Hori, M.; Ota, K.; Ogumi, Z.; Miyata, S.; Nishikata, A.; Siroma, Z.; Uchimoto, Y.; Yasuda, K.; Kimijima, K.-i.; Iwashita, N. Chem. Rev. 2007, 107 (10) 3904-3951
2. Collier, A.; Wang, H. J.; Yuan, X. Z.; Zhang, J. J.; Wilkinson, D. P. Int. J. Hydrogen Energy 2006, 31 (13) 1838-1854
3. Stevens, D. A.; Hicks, M. T.; Haugen, G. M.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2005, 152 (12) A2309-A2315
4. Davies, D. P.; Adcock, P. L.; Turpin, M.; Rowen, S. J. J. Appl. Electrochem. 1999, 30 (1) 101-105
5. Shao-Horn, Y.; Sheng, W. C.; Chen, S.; Ferreira, P. J.; Holby, E. F.; Morgan, D. Top. Catal. 2007, 46, 285
6. Ferreira, P. J.; la O, G. J.; Shao-Horn, Y.; Morgan, D.; Makharia, R.; Kocha, S.; Gasteiger, H. A. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A2256
7. Kinoshita, K. Wiley: New York, 1988; p 316.
8. Takeuchi, N.; Fuller, T. F. J. Electrochem. Soc. 2008, 155 (7) B770-B775
9. Reiser, C. A.; Bregoli, L.; Patterson, T. W.; Yi, J. S.; Yang, J. D.; Perry, M. L.; Jarvi, T. D. Electrochem. Solid-State Lett. 2005, 8 (6) A273-A276
10. Patterson, T. W.; Darling, R. M. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A183
11. Roen, L. M.; Paik, C. H.; Jarvi, T. D. Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7, A19
12. Kangasniemi, K. H.; Condit, D. A.; Jarvi, T. D. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, E125
13. Meyers, J. P.; Darling, R. M. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A1432
14. Stevens, D. A.; Dahn, J. R. Carbon 2005, 43 (1) 179-188
15. Antolini, E. Appl. Catal., B 2009, 88, 1-24
16. Zhou, J.; Zhou, X.; Sun, X.; Li, R.; Murphy, M.; Ding, Z.; Sun, X.; Sham, T.-K. Chem. Phys. Lett. 2007, 437 (4-6) 229-232
17. Wang, Y.-J.; Wilkinson, D. P.; Zhang, J. Chem. Rev. 2011, 111 (12) 7625-7651
18. Qi, Z. Chem. Commun. 1998, 1, 15-16
19. Kou, R.; Shao, Y.; Mei, D.; Nie, Z.; Wang, D.; Wang, C.; Viswanathan, V. V.; Park, S.; Aksay, I. A.; Lin, Y.; Wang, Y.; Liu, J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2541-2547
20. Banis, M. N.; Sun, S.; Meng, X.; Zhang, Y.; Wang, Z.; Li, R.; Cai, M.; Sham, T.-K.; Sun, X. J. Phys. Chem. C 2013, 117 (30) 15457-15467
21. Saha, M. S.; Li, R.; Cai, M.; Sun, X. J. Power Sources 2008, 185 (2) 1079-1085
22. Evans, S. A. G.; Terry, J. G.; Plank, N.; Walton, A.; Keane, L.; Campbell, C.; Ghazal, P.; Beattie, J.; Su, T.; Crain, J.; Mount, A. Electrochem. Commun. 2005, 7, 125
23. Musthafa, O. T. M.; Sampath, S. Chem. Commun. 2008, 1, 67-69
24. Avasarala, B.; Haldar, P. Electrochim. Acta 2010, 55 (28) 9024-9034
25. Sharma, S.; Pollet, B. G. J. Power Sources 2012, 208 (0) 96-119
26. Liu, N.; Kourtakis, K.; Figueroa, J. C.; Chen, J. G. J. Catal. 2003, 215, 254
27. Chhina, H.; Campbell, S.; Kesler, O. J. Power Sources 2007, 164, 431
28. Zellner, M. B.; Chen, J. G. Catal. Today 2005, 99, 299
29. Ganesan, R.; Ham, D. J.; Lee, J. S. Electrochem. Commun. 2007, 9, 2576
30. Hara, Y.; Minami, N.; Itagaki, H. Appl. Catal., A 2007, 323, 86
31. Hara, Y.; Minami, N.; Matsumoto, H.; Itagaki, H. Appl. Catal., A 2007, 332, 289
32. Santos, A. L.; Profeti, D.; Olivi, P. Electrochim. Acta 2005, 50, 2615
33. Sudan Saha, M.; Li, R.; Cai, M.; Sun, X. Electrochem. Solid-State Lett. 2007, 10 (8) B130-B133
34. Chhina, H.; Campbell, S.; Kesler, O. J. Power Sources 2006, 161, 893-900
35. Cui, X.; Shi, J.; Chen, H.; Zhang, L.; Guo, L.; Gao, J.; Li, J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 12024
36. Rajeswari, J.; Viswanathan, B.; Varadarajan, T. K. Mater. Chem. Phys. 2007, 106, 168
37. Saha, M. S.; Banis, M. N.; Zhang, Y.; Li, R.; Sun, X.; Cai, M.; Wagner, F. T. J. Power Sources 2009, 192, 330-335
38. Haas, O. E.; Briskeby, S. T.; Kongstein, O. E.; Tsypkin, M.; Tunold, R.; Børresen, B. T. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2008, 11, 9
39. Chen, G.; Bare, S. R.; Mallouk, T. E. J. Electrochem. Soc. 2003, 149, A1092
40. Lo, C.-P.; Wang, G.; Kumar, A.; Ramani, V. Appl. Catal., B 2013, 140-141, 133-140
41. Lo, C.-P.; Kumar, A.; Ramani, V. ECS Trans. 2010, 33 (1) 493-505
42. Chen, Z.; Qiu, Z.; Lu, B.; Zhang, S.; Zhu, W.; Chen, L. Electrochem. Commun. 2005, 7, 593
43. Kumar, A.; Ramani, V. K. Appl. Catal., B 2013, 138-139 (0) 43-50
44. Lo, C.-P.; Ramani, V. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4 (11) 6109-6116
45. Seger, B.; Kongkanand, A.; Vinodgopal, K.; Kamat, P. V. J. Electroanal. Chem. 2008, 621, 198-204
46. Huang, S. Y.; Ganesan, P.; Park, S.; Popov, B. N. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13898
47. Huang, S.-Y.; Ganesan, P.; Popov, B. N. Appl. Catal., B 2010, 96 (1-2) 224-231
48. Ioroi, T.; Akita, T.; Yamazaki, S.-i.; Siroma, Z.; Fujiwara, N.; Yasuda, K. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, C329-C334
49. Wang, Y.-J.; Wilkinson, D. P.; Zhang, J. Dalton Trans. 2012, 41 (4) 1187-1194
50. Subban, C. V.; Zhou, Q.; Hu, A.; Moylan, T. E.; Wagner, F. T.; DiSalvo, F. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (49) 17531-17536
51. Leroux, F.; Dewar, P. J.; Intissar, M.; Ouvrard, G.; Nazar, L. F. J. Mater. Chem. 2002, 12 (11) 3245-3253
52. von Kraemer, S.; Wikander, K.; Lindbergh, G.; Lundblad, A.; Palmqvist, A. E. C. J. Power Sources 2008, 180 (1) 185-190
53. Gratzel, M. Nature (London) 2001, 414 (6861) 338-344
54. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38
55. Ioroi, T.; Siroma, Z.; Fujiwara, N.; Yamazaki, S.; Yasuda, K. Electrochem. Commun. 2005, 7, 183
56. Kolbrecka, K.; Przylski, J. Electrochim. Acta 1994, 39, 1591
57. Goswami, P.; Ganguli, J. N. Dalton Trans. 2013, 42 (40) 14480-14490
58. Li, L.; Yang, W.; Ding, Y.; Zhu, X. J. Semicond. 2012, 33 (1) 012002
59. Wenfang, Z.; Qingju, L.; Zhongqi, Z.; Ji, Z. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43 (3) 035301
60. Chhina, H.; Campbell, S.; Kesler, O. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, B1232-B1237
61. Liu, Y.; Szeifert, J. M.; Feckl, J. M.; Mandlmeier, B.; Rathousky, J.; Hayden, O.; Fattakhova-Rohlfing, D.; Bein, T. ACS Nano 2010, 4 (9) 5373-5381
62. Park, K.-W.; Seol, K.-S. Electrochem. Commun. 2007, 9 (9) 2256-2260
63. Kumar, A.; Ramani, V. J. Electrochem. Soc. 2013, 160 (11) F1207-F1215
64. Li, X.; Guo, Z.; He, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15 (46) 20037-20045
65. Ho, V. T. T.; Pan, C.-J.; Rick, J.; Su, W.-N.; Hwang, B.-J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (30) 11716-11724
66. Haas, O. E.; Briskeby, S. T.; Kongstein, O. E.; Tsypkin, M.; Tunold, R.; Boerresen, B. T. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2008, 11, 9-14
67. Thanh Ho, V. T.; Pillai, K. C.; Chou, H.-L.; Pan, C.-J.; Rick, J.; Su, W.-N.; Hwang, B.-J.; Lee, J.-F.; Sheu, H.-S.; Chuang, W.-T. Energy Environ. Sci. 2011, 4 (10) 4194-4200
68. Kuvarega, A. T.; Krause, R. W. M.; Mamba, B. B. J. Nanosci. Nanotechnol. 2013, 13 (7) 5017-5027
69. Sui, R.; Young, J. L.; Berlinguette, C. P. J. Mater. Chem. 2010, 20 (3) 498-503
70. Gasteiger, H. A.; Kocha, S. S.; Sompalli, B.; Wagner, F. T. Appl. Catal., B 2005, 56 (1-2) 9-35
71. Sun, S.; Zhang, G.; Sun, X.; Cai, M.; Ruthkosky, M. J. Nanotechnol. 2012, 2012, 8
72. Garsany, Y.; Baturina, O. A.; Swider-Lyons, K. E.; Kocha, S. S. Anal. Chem. 2010, 82 (15) 6321-6328
73. Traversa, E.; Di Vona, M. L.; Licoccia, S.; Sacerdoti, M.; Carotta, M. C.; Gallana, M.; Martinelli, G. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2000, 19 (1) 193-196
74. Feng, X.; Shankar, K.; Paulose, M.; Grimes, C. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48 (43) 8095-8098
75. Gaikwad, A. B.; Navale, S. C.; Ravi, V. Mater. Sci. Eng., B 2005, 123 (1) 50-52
76. Lewera, A.; Timperman, L.; Roguska, A.; Alonso-Vante, N. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 20153-20159
77. Xiong, L.; Manthiram, A. Electrochim. Acta 2004, 49 (24) 4163-4170
78. Mentus, S. V. Electrochim. Acta 2005, 50 (18) 3609-3615
79. Anh Huy, H.; Aradi, B.; Frauenheim, T.; Deák, P. J. Appl. Phys. 2012, 112 (1) (016103) 016101-016103
80. Yang, B.; Lu, Q.; Wang, Y.; Zhuang, L.; Lu, J.; Liu, P.; Wang, J.; Wang, R. Chem. Mater. 2003, 15 (18) 3552-3557
81. Wang, D.; Zhuang, L.; Lu, J. J. Phys. Chem. C 2007, 111 (44) 16416-16422
82. Kropf, A. J.; Katsoudas, J.; Chattopadhyay, S.; Shibata, T.; Lang, E. A.; Zyryanov, V. N.; Ravel, B.; McIvor, K.; Kemner, K. M.; Scheckel, K. G.; Bare, S. R.; Terry, J.; Kelly, S. D.; Bunker, B. A.; Segre, C. U. AIP Conf. Proc. 2010, 1234, 299-302
83. Ravel, B.; Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2005, 12 (4) 537-541
84. Wang, C.; Dale, N.; Adjemian, K. ECS Trans. 2011, 41, 2245-2253
85. Tauster, S. J. Acc. Chem. Res. 1987, 20, 389-394
86. Lewera, A.; Timperman, L.; Roguska, A.; Alonso-Vante, N. J. Phys. Chem. C 2011, 115 (41) 20153-20159
87. Horsley, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101 (11) 2870-2874
88. Chen, B. H.; White, J. M. J. Phys. Chem. 1982, 86 (18) 3534-3541
89. Shim, J.; Lee, C.-R.; Lee, H.-K.; Lee, J.-S.; Cairns, E. J. J. Power Sources 2001, 102 (1-2) 172-177
90. Sambandam, S.; Ramani, V. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 6140-6149
91. Williams, M. V.; Kunz, H. R.; Fenton, J. M. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A635-A644
92. Fleischmann, M.; Koryta, J.; Thirsk, H. R. Trans. Faraday Soc. 1967, 63 (0) 1261-1268
93. Boudart, M.; Vannice, M. A.; Benson, J. E. Z. Phys. Chem. (Frankfurt am Main) 1969, 64, 171-177
94. Yasuda, K.; Taniguchi, A.; Akita, T.; Ioroi, T.; Siroma, Z. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8 (6) 746-752