Nitrogen-doped hollow carbon spheres as a support for platinum-based electrocatalysts

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 11, 2014, Pages 3856-3868

  Galeano, Carolina ^a   Meier, Josef C ^b   Soorholtz, Mario ^a   Bongard, Hans ^a   Baldizzone, Claudio ^b   Mayrhofer, Karl J J ^b   Schüth, Ferdi ^a  

^a MAX PLANCK INSTITUT FÜR KOHLENFORSCHUNG   (Germany)

^b MAX PLANCK INSTITUT FÜR EISENFORSCHUNG GMBH   (Germany)

Author keywords

electrocatalysis; fuel cells; nitrogen doped carbon; platinum nanoparticles; stability

Indexed keywords

CONVERGENCE OF NUMERICAL METHODS; FUEL CELLS;

HOLLOW CARBON SPHERES; NITROGEN-DOPED; NITROGEN-DOPED CARBONS; PLATINUM NANO-PARTICLES;

ELECTROCATALYSIS;

EID: 84910092316     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs5003492     Document Type: Article

References (85)

1. Schlögl, R. ChemSusChem 2010, 3, 209-222
2. Gasteiger, H. A.; Kocha, S. S.; Sompalli, B.; Wagner, F. T. Appl. Catal., B 2005, 56, 9-35
3. Gasteiger, H. A.; Markovic, N. M. Science 2009, 324, 48-49
4. Rabis, A.; Rodriguez, P.; Schmidt, T. J. ACS Catal. 2012, 2, 864-890
5. Greeley, J.; Stephens, I. E. L.; Bondarenko, A. S.; Johansson, T. P.; Hansen, H. A.; Jaramillo, T. F.; Rossmeisl, J.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. Nat. Chem. 2009, 1, 552-556
6. Hasché, F.; Oezaslan, M.; Strasser, P. ChemCatChem 2011, 3, 1805-1813
7. Hasché, F.; Oezaslan, M.; Strasser, P. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, B24-B33
8. Lima, A.; Coutanceau, C.; Léger, J. M.; Lamy, C. J. Appl. Electrochem. 2001, 31, 379-386
9. Mani, P.; Srivastava, R.; Strasser, P. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2770-2778
10. Mani, P.; Srivastava, R.; Strasser, P. J. Power Sources 2011, 196, 666-673
11. Markovic, N. M.; Schmidt, T. J.; Stamenkovic, V.; Ross, P. N. Fuel Cells 2001, 1, 105-116
12. Oezaslan, M.; Strasser, P. J. Power Sources 2011, 196, 5240-5249
13. Stamenkovic, V. R.; Mun, B. S.; Mayrhofer, K. J. J.; Ross, P. N.; Markovic, N. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8813-8819
14. Strasser, P.; Koh, S.; Anniyev, T.; Greeley, J.; More, K.; Yu, C.; Liu, Z.; Kaya, S.; Nordlund, D.; Ogasawara, H.; Toney, M. F.; Nilsson, A. Nat. Chem. 2010, 2, 454-460
15. Strasser, P.; Koh, S.; Greeley, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 3670-3683
16. Wang, C.; Markovic, N. M.; Stamenkovic, V. R. ACS Catal. 2012, 2, 891-898
17. Zhong, C.-J.; Luo, J.; Njoki, P. N.; Mott, D.; Wanjala, B.; Loukrakpam, R.; Lim, S.; Wang, L.; Fang, B.; Xu, Z. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 454-466
18. 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, 3904-3951
19. Meyers, J. P.; Darling, R. M. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A1432-A1442
20. Knights, S. D.; Colbow, K. M.; St-Pierre, J.; Wilkinson, D. P. J. Power Sources 2004, 127, 127-134
21. Gasteiger, H. A.; Garche, J. In Handbook of Heterogeneous Catalysis; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2008.
22. Kinoshita, K.; Lundquist, J. T.; Stonehart, P. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1973, 48, 157-166
23. Yu, P. T.; Gu, W.; Makharia, R.; Wagner, F. T.; Gasteiger, H. A. ECS Trans. 2006, 3, 797-809
24. Shao-Horn, Y.; Sheng, W.; Chen, S.; Ferreira, P.; Holby, E.; Morgan, D. Top. Catal. 2007, 46, 285-305
25. Shao-Horn, Y.; Ferreira, P.; la O, G. J.; Morgan, D.; Gasteiger, H. A.; Makharia, R. ECS Trans. 2006, 1, 185-195
26. Tang, H.; Qi, Z.; Ramani, M.; Elter, J. F. J. Power Sources 2006, 158, 1306-1312
27. Hartnig, C.; Schmidt, T. J. J. Power Sources 2011, 196, 5564-5572
28. 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, A273-A276
29. Meier, J. C.; Galeano, C.; Katsounaros, I.; Topalov, A. A.; Kostka, A.; Schüth, F.; Mayrhofer, K. J. J. ACS Catal. 2012, 2, 832-843
30. Meier, J. C.; Katsounaros, I.; Galeano, C.; Bongard, H. J.; Topalov, A. A.; Kostka, A.; Karschin, A.; Schüth, F.; Mayrhofer, K. J. J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9319-9330
31. Sun, X.; Saha, M. S. In PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers; Zhang, J., Ed.; Springer: London, 2008; p 655.
32. Li, L.; Xing, Y. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2803-2808
33. Kruusenberg, I.; Alexeyeva, N.; Tammeveski, K.; Kozlova, J.; Matisen, L.; Sammelselg, V.; Solla-Gullon, J.; Feliu, J. M. Carbon 2011, 49, 4031-4039
34. Li, X.; Hsing, I. M. Electrochim. Acta 2006, 51, 5250-5258
35. Orfanidi, A.; Daletou, M. K.; Neophytides, S. G. Appl. Catal., B 2011, 106, 379-389
36. Hasche, F.; Oezaslan, M.; Strasser, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 15251-15258
37. Yu, P.; Gu, W.; Zhang, J.; Makharia, R.; Wagner, F.; Gasteiger, H. In Polymer Electrolyte Fuel Cell Durability; Büchi, F.; Inaba, M.; Schmidt, T., Eds.; Springer: New York, 2009; p 29.
38. Stevens, D. A.; Hicks, M. T.; Haugen, G. M.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A2309-A2315
39. Selvaganesh, S. V.; Sridhar, P.; Pitchumani, S.; Shukla, A. K. J. Electrochem. Soc. 2013, 160, F49-F59
40. Kibsgaard, J.; Gorlin, Y.; Chen, Z.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7758-7765
41. Debe, M. K.; Schmoeckel, A.; Hendricks, S.; Vernstrom, G.; Haugen, G.; Atanasoski, R. ECS Trans. 2006, 1, 51-56
42. Debe, M. K.; Schmoeckel, A. K.; Vernstrom, G. D.; Atanasoski, R. J. Power Sources 2006, 161, 1002-1011
43. Bonakdarpour, A.; Stevens, K.; Vernstrom, G. D.; Atanasoski, R.; Schmoeckel, A. K.; Debe, M. K.; Dahn, J. R. Electrochim. Acta 2007, 53, 688-694
44. Debe, M. K.; Steinbach, A. J.; Vernstrom, G. D.; Hendricks, S. M.; Kurkowski, M. J.; Atanasoski, R. T.; Kadera, P.; Stevens, D. A.; Sanderson, R. J.; Marvel, E.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B910-B918
45. Galeano, C.; Meier, J. C.; Peinecke, V.; Bongard, H.; Katsounaros, I.; Topalov, A. A.; Lu, A.; Mayrhofer, K. J. J.; Schüth, F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20457-20465
46. Qu, L.; Liu, Y.; Baek, J.-B.; Dai, L. ACS Nano 2010, 4, 1321-1326
47. Wang, H.; Maiyalagan, T.; Wang, X. ACS Catal. 2012, 2, 781-794
48. Zhang, L.; Xia, Z. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11170-11176
49. Lee, K. R.; Lee, K. U.; Lee, J. W.; Ahn, B. T.; Woo, S. I. Electrochem. Commun. 2010, 12, 1052-1055
50. Hasché, F.; Fellinger, T.-P.; Oezaslan, M.; Paraknowitsch, J. P.; Antonietti, M.; Strasser, P. ChemCatChem 2012, 4, 479-483
51. Liu, R.; Wu, D.; Feng, X.; Muellen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 2565-2569
52. Yang, W.; Fellinger, T.-P.; Antonietti, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 133, 206-209
53. Guo, Y.; He, J.; Wang, T.; Xue, H.; Hu, Y.; Li, G.; Tang, J.; Sun, X. J. Power Sources 2011, 196, 9299-9307
54. Ayala, P.; Arenal, R.; Rümmeli, M.; Rubio, A.; Pichler, T. Carbon 2010, 48, 575-586
55. Sun, C.-L.; Chen, L.-C.; Su, M.-C.; Hong, L.-S.; Chyan, O.; Hsu, C.-Y.; Chen, K.-H.; Chang, T.-F.; Chang, L. Chem. Mater. 2005, 17, 3749-3753
56. Vijayaraghavan, G.; Stevenson, K. J. Langmuir 2007, 23, 5279-5282
57. Zhou, Y.; Neyerlin, K.; Olson, T. S.; Pylypenko, S.; Bult, J.; Dinh, H. N.; Gennett, T.; Shao, Z.; OHayre, R. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1437-1446
58. Zhou, Y.; Pasquarelli, R.; Holme, T.; Berry, J.; Ginley, D.; O'Hayre, R. J. Mater. Chem. 2009, 19, 7830-7838
59. Shao, Y.; Sui, J.; Yin, G.; Gao, Y. Appl. Catal., B 2008, 79, 89-99
60. Lu, A.; Kiefer, A.; Schmidt, W.; Schüth, F. Chem. Mater. 2003, 16, 100-103
61. Maldonado, S.; Stevenson, K. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11375-11383
62. Ye, S.; Vijh, A. K.; Dao, L. H. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 90-95
63. Su, F.; Zhao, X. S.; Wang, Y.; Wang, L.; Lee, J. Y. J. Mater. Chem. 2006, 16, 4413-4419
64. Chen, H.; Yang, Y.; Hu, Z.; Huo, K.; Ma, Y.; Chen, Y.; Wang, X.; Lu, Y. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16422-16427
65. Chen, L. C.; Wen, C. Y.; Liang, C. H.; Hong, W. K.; Chen, K. J.; Cheng, H. C.; Shen, C. S.; Wu, C. T.; Chen, K. H. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 687-692
66. Roy, S. C.; Harding, A. W.; Russell, A. E.; Thomas, K. M. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 2323-2328
67. Sidik, R. A.; Anderson, A. B.; Subramanian, N. P.; Kumaraguru, S. P.; Popov, B. N. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1787-1793
68. Jaouen, F.; Lefevre, M.; Dodelet, J.-P.; Cai, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5553-5558
69. Chisaka, M.; Iijima, T.; Tomita, A.; Yaguchi, T.; Sakurai, Y. J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B1701-B1706
70. Schüth, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 3604-3622
71. Lu, A. H.; Schüth, F. Adv. Mater. 2006, 18, 1793-1805
72. Weidenthaler, C.; Lu, A.-H.; Schmidt, W.; Schüth, F. Microporous Mesoporous Mater. 2006, 88, 238-243
73. Groen, J. C.; Peffer, L. A. A.; Pérez-Ramirez, J. Microporous Mesoporous Mater. 2003, 60, 1-17
74. Groen, J. C.; Pérez-Ramirez, J. Appl. Catal., A 2004, 268, 121-125
75. Arrigo, R.; Havecker, M.; Schlögl, R.; Su, D. S. Chem. Commun. 2008, 4891-4893
76. Nesselberger, M.; Ashton, S.; Meier, J. C.; Katsounaros, I.; Mayrhofer, K. J. J.; Arenz, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17428-17433
77. Mayrhofer, K. J. J.; Strmcnik, D.; Blizanac, B. B.; Stamenkovic, V.; Arenz, M.; Markovic, N. M. Electrochim. Acta 2008, 53, 3181-3188
78. Meier, J. C.; Galeano, C.; Katsounaros, I.; Witte, J.; Bongard, H. J.; Topalov, A. A.; Baldizzone, C.; Mezzavilla, S.; Schüth, F.; Mayrhofer, K. J. J. Beilstein J. Nanotechnol. 2014, 5, 44-67
79. Mayrhofer, K. J. J.; Arenz, M.; Blizanac, B. B.; Stamenkovic, V.; Ross, P. N.; Markovic, N. M. Electrochim. Acta 2005, 50, 5144-5154
80. Arenz, M.; Mayrhofer, K. J. J.; Stamenkovic, V.; Blizanac, B. B.; Tomoyuki, T.; Ross, P. N.; Markovic, N. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6819-6829
81. Perez-Alonso, F. J.; Elkjær, C. F.; Shim, S. S.; Abrams, B. L.; Stephens, I. E. L.; Chorkendorff, I. J. Power Sources 2011, 196, 6085-6091
82. Topalov, A. A.; Katsounaros, I.; Auinger, M.; Cherevko, S.; Meier, J. C.; Klemm, S. O.; Mayrhofer, K. J. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12613-12615
83. Topalov, A. A.; Katsounaros, I.; Meier, J. C.; Klemm, S. O.; Mayrhofer, K. J. J. Rev. Sci. Instrum. 2011, 82, 114103-114105
84. Mayrhofer, K. J. J.; Ashton, S. J.; Meier, J. C.; Wiberg, G. K. H.; Hanzlik, M.; Arenz, M. J. Power Sources 2008, 185, 734-739
85. Mayrhofer, K. J. J.; Meier, J. C.; Ashton, S. J.; Wiberg, G. K. H.; Kraus, F.; Hanzlik, M.; Arenz, M. Electrochem. Commun. 2008, 10, 1144-1147