Nitrogen-induced surface area and conductivity modulation of carbon nanohorn and its function as an efficient metal-free oxygen reduction electrocatalyst for anion-exchange membrane fuel cells

Small

Volumn 11, Issue 3, 2015, Pages 352-362

  Unni, Sreekuttan M ^a,b   Bhange, Siddheshwar N ^a   Illathvalappil, Rajith ^a   Mutneja, Nisha ^c   Patil, Kasinath R ^a,b   Kurungot, Sreekumar ^a,b  

^a NATIONAL CHEMICAL LABORATORY   (India)

^b ACADEMY OF SCIENTIFIC AND INNOVATIVE RESEARCH ACSIR   (India)

^c AMITY UNIVERSITY   (India)

Author keywords

Carbon nanohorns; Doping; Electrocatalysis; Fuel cells; Oxygen reduction reaction

Indexed keywords

ALKALINE FUEL CELLS; CARBON; CARBON NANOTUBES; CATALYST SELECTIVITY; DOPING (ADDITIVES); ELECTROCATALYSIS; ELECTROCATALYSTS; ELECTROCHEMICAL ELECTRODES; ELECTRODES; ELECTROLYSIS; ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; GAS FUEL PURIFICATION; ION EXCHANGE MEMBRANES; MODULATION; NANOHORNS; NITROGEN; OXYGEN; PLATINUM; POLYELECTROLYTES; REDUCTION; UREA;

ANION-EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS; CARBON NANOHORN; CONDUCTIVITY MODULATION; ELECTROCHEMICAL STABILITIES; MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLIES; OXYGEN REDUCTION REACTION; POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANES; SINGLE WALLED CARBON NANOHORNS;

PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS (PEMFC);

EID: 84921058768     PISSN: 16136810     EISSN: 16136829     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/smll.201303892     Document Type: Article

References (59)

1. M. Winter, R. J. Brodd, Chem. Rev. 2004, 104, 4245-4270.
2. H. Zhang, P. K. Shen, Chem. Rev. 2012, 112, 2780-2832.
3. J. Wu, H. Yang, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1848-1857.
4. a) K. L. Pickrahn, S. W. Park, Y. Gorlin, H.-B.-R. Lee, T. F. Jaramillo, S. F. Bent, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1269-1277;
5. b) G. Wu, K. L. More, P. Xu, H.-L. Wang, M. Ferrandon, A. J. Kropf, D. J. Myers, S. Ma, C. M. Johnston, P. Zelenay, Chem. Commun. 2013, 49, 3291-3293;
6. c) 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;
7. d) Z. Chen, D. Higgins, A. Yu, L. Zhang, J. Zhang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3167-3192;
8. e) F. Jaouen, E. Proietti, M. Lefevre, R. Chenitz, J.-P. Dodelet, G. Wu, H. T. Chung, C. M. Johnston, P. Zelenay, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 114-130;
9. f) Y. Liang, Y. Li, H. Wang, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2013-2036;
10. g) Y. Liang, H. Wang, J. Zhou, Y. Li, J. Wang, T. Regier, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3517-3523;
11. h) Z.-S. Wu, S. Yang, Y. Sun, K. Parvez, X. Feng, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9082-9085;
12. i) H. Zhu, S. Zhang, Y.-X. Huang, L. Wu, S. Sun, Nano Lett. 2013, 13, 2947-2951;
13. j) Y. Liang, Y. Li, H. Wang, J. Zhou, J. Wang, T. Regier, H. Dai, Nat. Mater. 2011, 10, 780-786.
14. a) H. Wang, T. Maiyalagan, X. Wang, ACS Catal. 2012, 2, 781-794;
15. b) T. Palaniselvam, H. B. Aiyappa, S. Kurungot, J. Mater. Chem. 2012, 22, 23799-23805;
16. c) D. Yu, Y. Xue, L. Dai, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2863-2870;
17. d) Y. Zheng, Y. Jiao, J. Chen, J. Liu, J. Liang, A. Du, W. Zhang, Z. Zhu, S. C. Smith, M. Jaroniec, G. Q. Lu, S. Z. Qiao, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20116-20119.
18. H. T. Chung, J. H. Won, P. Zelenay, Nat. Commun. 2013, 4, 1922.
19. a) H. Jiang, P. S. Lee, C. Li, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 41-53;
20. b) B. Liu, H. Shioyama, T. Akita, Q. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5390-5391;
21. c) C. Li, G. Shi, Nanoscale 2012, 4, 5549-5563.
22. a) P. Simon, Y. Gogotsi, Acc. Chem. Res. 2012, 46, 1094-1103;
23. b) M. A. Worsley, P. J. Pauzauskie, T. Y. Olson, J. Biener, J. H. Satcher, T. F. Baumann, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14067-14069;
24. c) L. Zhang, F. Zhang, X. Yang, G. Long, Y. Wu, T. Zhang, K. Leng, Y. Huang, Y. Ma, A. Yu, Y. Chen, Sci. Rep. 2013, 3, 1408.
25. S. Zhu, G. Xu, Nanoscale 2010, 2, 2538-2549.
26. a) C. M. Yang, H. Noguchi, K. Murata, M. Yudasaka, A. Hashimoto, S. Iijima, K. Kaneko, Adv. Mater. 2005, 17, 866-870;
27. b) C. Cioffi, S. Campidelli, F. G. Brunetti, M. Meneghetti, M. Prato, Chem. Commun. 2006, 2129-2131;
28. c) J. Fan, M. Yudasaka, J. Miyawaki, K. Ajima, K. Murata, S. Iijima, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1587-1591;
29. d) K. Murata, K. Kaneko, W. A. Steele, F. Kokai, K. Takahashi, D. Kasuya, K. Hirahara, M. Yudasaka, S. Iijima, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10210-10216;
30. e) S. Utsumi, J. Miyawaki, H. Tanaka, Y. Hattori, T. Itoi, N. Ichikuni, H. Kanoh, M. Yudasaka, S. Iijima, K. Kaneko, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14319-14324.
31. X. Li, H. Wang, J. T. Robinson, H. Sanchez, G. Diankov, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15939-15944.
32. a) C.-M. Yang, Y.-J. Kim, M. Endo, H. Kanoh, M. Yudasaka, S. Iijima, K. Kaneko, J. Am. Chem. Soc. 2006, 129, 20-21;
33. b) R. D. Costa, S. Feihl, A. Kahnt, S. Gambhir, D. L. Officer, G. G. Wallace, M. I. Lucio, M. A. Herrero, E. Vázquez, Z. Syrgiannis, M. Prato, D. M. Guldi, Adv. Mater. 2013, 25, 6513-6518.
34. a) L. Brandão, C. Passeira, D. Mirabile Gattia, A. Mendes, J. Mater. Sci. 2011, 46, 7198-7205;
35. b) E. Bekyarova, A. Hashimoto, M. Yudasaka, Y. Hattori, K. Murata, H. Kanoh, D. Kasuya, S. Iijima, K. Kaneko, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3711-3714;
36. c) L. Zhang, N. Zheng, A. Gao, C. Zhu, Z. Wang, Y. Wang, Z. Shi, Y. Liu, J. Power Sources 2012, 220, 449-454;
37. d) A. Izadi-Najafabadi, T. Yamada, D. N. Futaba, M. Yudasaka, H. Takagi, H. Hatori, S. Iijima, K. Hata, ACS Nano 2011, 5, 811-819;
38. e) R. Yuge, T. Manako, K. Nakahara, M. Yasui, S. Iwasa, T. Yoshitake, Carbon 2012, 50, 5569-5573.
39. Y. Zhao, J. Li, Y. Ding, L. Guan, RSC Adv. 2011, 1, 852-856.
40. a) S. Zhu, G. Xu, in Nanotechnologies for the Life Sciences, Wiley-VCH, Weinheim 2007;
41. b) M. Nakamura, Y. Tahara, Y. Ikehara, T. Murakami, K. Tsuchida, S. Iijima, I. Waga, M. Yudasaka, Nanotechnology 2011, 22, 465102;
42. c) C. Cioffi, S. Campidelli, C. Sooambar, M. Marcaccio, G. Marcolongo, M. Meneghetti, D. Paolucci, F. Paolucci, C. Ehli, G. M. A. Rahman, V. Sgobba, D. M. Guldi, M. Prato, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3938-3945.
43. a) L. Sun, C. Wang, Y. Zhou, X. Zhang, B. Cai, J. Qiu, 2013, 277, 88-93;
44. b) K. Pramoda, K. Moses, M. Ikram, K. Vasu, A. Govindaraj, C. N. R. Rao, J. Clust. Sci. 2013, 1-16;
45. c) K. Vasu, K. Pramoda, K. Moses, A. Govindaraj, C. N. R. Rao, Mater. Res. Express 2014, DOI: 10.1088/2053-1591/1081/1081/015001.
46. Z. Lin, G. Waller, Y. Liu, M. Liu, C.-P. Wong, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 884-888.
47. F. Niu, J.-M. Liu, L.-M. Tao, W. Wang, W.-G. Song, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 6130-6133.
48. a) L. S. Panchakarla, A. Govindaraj, C. N. R. Rao, ACS Nano 2007, 1, 494-500;
49. b) L. Zhao, R. He, K. T. Rim, T. Schiros, K. S. Kim, H. Zhou, C. Gutiérrez, S. P. Chockalingam, C. J. Arguello, L. Pálová, D. Nordlund, M. S. Hybertsen, D. R. Reichman, T. F. Heinz, P. Kim, A. Pinczuk, G. W. Flynn, A. N. Pasupathy, Science 2011, 333, 999-1003.
50. J. Fan, R. Yuge, J. Miyawaki, T. Kawai, S. Iijima, M. Yudasaka, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 8600-8603.
51. J. Casanovas, J. M. Ricart, J. Rubio, F. Illas, J. M. Jiménez-Mateos, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8071-8076.
52. D. W. Chang, E. K. Lee, E. Y. Park, H. Yu, H. J. Choi, I.-Y. Jeon, G. J. Sohn, D. Shin, N. Park, J. H. Oh, L. Dai, J. B. Baek J. Am. Chem. Soc. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8981-8988.
53. L. Lai, J. R. Potts, D. Zhan, L. Wang, C. K. Poh, C. Tang, H. Gong, Z. Shen, J. Lin, R. S. Ruoff, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7936-7942.
54. K. Gong, F. Du, Z. Xia, M. Durstock, L. Dai, Science 2009, 323, 760-764.
55. a) H. J. Yan, B. Xu, S. Q. Shi, C. Y. Ouyang, J. Appl. Phys. 2012, 112, 104316;
56. b) X. Hu, Y. Wu, H. Li, Z. Zhang, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 9603-9607.
57. a) S. M. Unni, S. Devulapally, N. Karjule, S. Kurungot, J. Mater. Chem. 2012, 22, 23506-23513;
58. b) S. Yang, X. Feng, X. Wang, K. Müllen, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5339-5343.
59. C. V. Rao, Y. Ishikawa, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 4340-4346.