Density-functional-theory calculation analysis of active sites for four-electron reduction of O2 on Fe/N-doped graphene

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 11, 2014, Pages 4170-4177

  Liang, Wei ^a   Chen, Junxiang ^a   Liu, Yuwen ^a   Chen, Shengli ^a  

^a WUHAN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

active sites; density functional theory; doped graphenes; oxygen reduction reaction; scaling relationship; volcano plot

Indexed keywords

ACTIVE SITE; GRAPHENES; OXYGEN REDUCTION REACTION; SCALING RELATIONSHIPS; VOLCANO PLOTS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84909972053     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs501170a     Document Type: Article

References (50)

1. Gasteiger, H. A.; Markovic, N. M. Science 2009, 324, 48-49
2. Chen, Z.; Higgins, D.; Yu, A. P.; Zhang, L.; Zhang, J. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3167-3192
3. Wang, D. W.; Su, D. S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 576-591
4. Kong, X. K.; Chen, C. L.; Chen, Q. W. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 2841-2857
5. Navalon, S.; Dhakshinamoorthy, A.; Alvaro, M.; Garcia, H. Chem. Rev. 2014, 114, 6179-6212
6. Wu, G.; More, K. L.; Johnston, C. M.; Zelenay, P. Science 2011, 332, 443-447
7. Lefevre, M.; Proietti, E.; Jaouen, F.; Dodelet, J. P. Science 2009, 324, 71-74
8. Gong, K.; Du, F.; Xia, Z.; Durstock, M.; Dai, L. Science 2009, 323, 760-764
9. Wei, W.; Liang, H.; Parvez, K.; Zhuang, X.; Feng, X.; Mullen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1570-4
10. Wang, Q.; Zhou, Z. Y.; Lai, Y. J.; You, Y.; Liu, J. G.; Wu, X. L.; Terefe, E.; Chen, C.; Song, L.; Rauf, M.; Tian, N.; Sun, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10882-10885
11. Zhang, S. M.; Zhang, H. Y.; Liu, Q.; Chen, S. L. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 3302-3308
12. Qu, L. T.; Liu, Y.; Baek, J. B.; Dai, L. M. ACS Nano 2010, 4, 1321-1326
13. Jiao, Y.; Zheng, Y.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4394-403
14. Geng, D.; Chen, Y.; Li, Y.; Li, R.; Sun, X.; Ye, S.; Knights, S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 760-764
15. Lin, Z.; Waller, G. H.; Liu, Y.; Liu, M.; Wong, C. P. Nano Energy 2013, 2, 241-248
16. Niwa, H.; Horiba, K.; Harada, Y.; Oshima, M.; Ikeda, T.; Terakura, K.; Ozaki, J. I.; Miyata, S. J. Power Sources 2009, 187, 93-97
17. Lai, L.; Potts, J. R.; Zhan, D.; Wang, L.; Poh, C. K.; Tang, C.; Gong, H.; Shen, Z.; Lin, J.; Ruoff, R. S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7936-7942
18. Ding, W.; Wei, Z. D.; Chen, S. G.; Qi, X. Q.; Yang, T.; Hu, J. S.; Wang, D.; Wan, L. J.; Alvi, S. F.; Li, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1-6
19. Saidi, W. A. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 4160-4165
20. Boukhvalov, D. W.; Son, Y. W. Nanoscale 2012, 4, 417-420
21. Boukhvalov, D. W.; Son, Y. W.; Ruoff, R. S. ACS Catal. 2014, 4, 2016-2021
22. Zhang, L.; Niu, J.; Dai, L.; Xia, Z. Langmuir 2012, 28, 7542-7550
23. Zhang, L.; Xia, Z. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11170-11176
24. Ikeda, T.; Boero, M.; Huang, S. F.; Terakura, K.; Oshima, M.; Ozaki, J. I. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 14706-14709
25. Kurak, K. A.; Anderson, A. B. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6730-6734
26. Bao, X. G.; Nie, X. W.; von Deak, D.; Biddinger, E.; Luo, W. J.; Asthagiri, A.; Ozkan, U.; Hadad, C. Top. Catal. 2013, 56, 1623-1633
27. Gao, F.; Zhao, G. L.; Yang, S. Z. ACS Catal. 2014, 4, 1267-1273
28. Kaukonen, M.; Krasheninnikov, A. V.; Kauppinen, E.; Nieminen, R. M. ACS Catal. 2013, 3, 159-165
29. Orellana, W. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 9812-9818
30. Zhang, J.; Wang, Z. J.; Zhu, Z. P. J. Power Source 2014, 255, 65-69
31. Sun, J.; Fang, Y. H.; Liu, Z. P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 27, 13733-13740
32. Baran, J. D.; Gronbeck, H.; Hellman, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1320-1326
33. Calle-Vallejo, F.; Martinez, J. I.; Rossmeisl, J. Density functional studies of functionalized graphitic materials with late transition metals for Oxygen Reduction Reactions Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 34, 15639-43
34. Li, W. M.; Wu, J.; Higgins, D. C.; Choi, J. Y.; Chen, Z. W. ACS Catal. 2012, 2 (12) 2761-2768
35. Holby, E. F.; Wu, G.; Zelenay, P.; Taylor, C. D. J. Phys. Chem. C 2014, 118 (26) 14388-14393
36. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508
37. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
38. Broyden, C. G. IMA J. Appl. Math. 1970, 6, 76-90
39. Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc. Perkin. Trans. 1993, 2, 799-805
40. Blöchl, P. E.; Jepsen, O.; Andersen, O. K. Phys. Rev. B 1994, 49, 16223-16233
41. Giannozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I.; Dal Corso, A.; de Gironcoli, S.; Fabris, S.; Fratesi, G.; Gebauer, R.; Gerstmann, U.; Gougoussis, C.; Kokalj, A.; Lazzeri, M.; Martin-Samos, L.; Marzari, N.; Mauri, F.; Mazzarello, R.; Paolini, S.; Pasquarello, A.; Paulatto, L.; Sbraccia, C.; Scandolo, S.; Sclauzero, G.; Seitsonen, A. P.; Smogunov, A.; Umari, P.; Wentzcovitch, R. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502
42. Norskov, J. K.; Rossmeisl, J.; Logadottir, A.; Lindqvist, L.; Kitchin, J. R.; Bligaard, T.; Jonsson, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17886-17892
43. Atkins, P. W.; Paula, J. Physical Chemistry, 9 th ed.; Oxford University Press: Oxford, U.K., 2010; pp 472, 922, 924, 933.
44. Koper, M. T. M. J. Electroanal. Chem. 2011, 660, 254-260
45. Man, I. C.; Su, H. Y.; Calle-Vallejo, F.; Hansen, H. A.; Martinez, J. I.; Inoglu, N. G.; Kitchin, J.; Jaramillo, T. F.; Norskov, J. K.; Rossmeisl, J. ChemCatChem. 2011, 3, 1159-1165
46. Yu, L.; Pan, X. L.; Cao, X. M.; Hu, P.; Bao, X. H. J. Catal. 2011, 282, 183-190
47. Gao, F.; Zhao, G. L.; Yang, S. Z.; Spivey, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3315-3318
48. Lee, D. H.; Lee, W. J.; Lee, W. J.; Kim, S. O.; Kim, Y. H. Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 175502
49. Koper, M. T. M. J. Solid State Electrochem. 2012, 17, 339-344
50. Bard, A. J. F. L. R. In Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications; John Wiley & Sons: New York, 2001; pp 176-204.