In situ cobalt-cobalt oxide/N-doped carbon hybrids as superior bifunctional electrocatalysts for hydrogen and oxygen evolution

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 7, 2015, Pages 2688-2694

  Jin, Haiyan ^a   Wang, Jing ^a   Su, Diefeng ^a   Wei, Zhongzhe ^a   Pang, Zhenfeng ^a   Wang, Yong ^a  

^a ZHEJIANG UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING ENERGY; CARBON; CATALYSTS; CHARGE TRANSFER; COBALT COMPOUNDS; ELECTROCATALYSTS; ELECTRODES; HYDROGEN; METALLIC COMPOUNDS; OXYGEN; PRECIOUS METALS;

BI-FUNCTIONAL CATALYSTS; BIFUNCTIONAL ELECTROCATALYSTS; CARBON-ENCAPSULATED; CHARGE TRANSFER RESISTANCE; HYDROGEN EVOLUTION REACTIONS; NON-NOBLE METAL CATALYSTS; OVERALL EFFICIENCY; OXYGEN EVOLUTION REACTION;

COBALT;

CARBON; COBALT; HYDROGEN; NANOPARTICLE; NITROGEN; OXYGEN;

ARTICLE; ATOM; CATALYSIS; CATALYST; CONDUCTANCE; CONTROLLED STUDY; DEGRADATION; ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY; ELECTROLYSIS; ELECTRON; ENERGY; HYDROGEN EVOLUTION; OXYGEN EVOLUTION; PH ELECTRODE; POTENTIOMETRY; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SYNTHESIS; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

EID: 84923564759     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5127165     Document Type: Article

References (86)

1. Bloor, L. G.; Molina, P. I.; Symes, M. D.; Cronin, L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3304
2. Maeda, K.; Teramura, K.; Lu, D. L.; Takata, T.; Saito, N.; Inoue, Y.; Domen, K. Nature 2006, 440, 295
3. Park, S.; Shao, Y.; Liu, J.; Wang, Y. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9331
4. Chen, S.; Qiao, S.-Z. ACS Nano 2013, 7, 10190
5. Meyer, T. J. Nature 2008, 451, 778
6. Jiao, F.; Frei, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1841
7. Robinson, D. M.; Go, Y. B.; Mui, M.; Gardner, G.; Zhang, Z.; Mastrogiovanni, D.; Garfunkel, E.; Li, J.; Greenblatt, M.; Dismukes, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3494
8. Seitz, L. C.; Chen, Z.; Forman, A. J.; Pinaud, B. A.; Benck, J. D.; Jaramillo, T. F. ChemSusChem 2014, 7, 1372
9. Zhang, M.; de Respinis, M.; Frei, H. Nat. Chem. 2014, 6, 362
10. Trotochaud, L.; Ranney, J. K.; Williams, K. N.; Boettcher, S. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17253
11. Shiraishi, Y.; Kofuji, Y.; Kanazawa, S.; Sakamoto, H.; Ichikawa, S.; Tanaka, S.; Hirai, T. Chem. Commun. 2014, 50, 15255
12. Bai, S.; Wang, C.; Deng, M.; Gong, M.; Bai, Y.; Jiang, J.; Xiong, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12120
13. Shim, Y.; Young, R. M.; Douvalis, A. P.; Dyar, S. M.; Yuhas, B. D.; Bakas, T.; Wasielewski, M. R.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13371
14. Das, R. K.; Wang, Y.; Vasilyeva, S. V.; Donoghue, E.; Pucher, I.; Kamenov, G.; Cheng, H.-P.; Rinzler, A. G. ACS Nano 2014, 8, 8447
15. Sathe, B. R.; Zou, X.; Asefa, T. Catal. Sci. Technol. 2014, 4, 2023
16. Yan, Y.; Ge, X.; Liu, Z.; Wang, J.-Y.; Lee, J.-M.; Wang, X. Nanoscale 2013, 5, 7768
17. Yan, Y.; Xia, B.; Xu, Z.; Wang, X. ACS Catal. 2014, 4, 1693
18. Hinnemann, B.; Moses, P. G.; Bonde, J.; Jørgensen, K. P.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308
19. Merki, D.; Fierro, S.; Vrubel, H.; Hu, X. Chem. Sci. 2011, 2, 1262
20. Chen, Z.; Cummins, D.; Reinecke, B. N.; Clark, E.; Sunkara, M. K.; Jaramillo, T. F. Nano Lett. 2011, 11, 4168
21. Kibsgaard, J.; Jaramillo, T. F.; Besenbacher, F. Nat. Chem. 2014, 6, 248
22. Vrubel, H.; Hu, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12703
23. Wan, C.; Regmi, Y. N.; Leonard, B. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 6407
24. Xiao, P.; Yan, Y.; Ge, X.; Liu, Z.; Wang, J.-Y.; Wang, X. Appl. Catal., B 2014, 154-155, 232
25. Lukowski, M. A.; Daniel, A. S.; English, C. R.; Meng, F.; Forticaux, A.; Hamers, R. J.; Jin, S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2608
26. Chen, W. F.; Sasaki, K.; Ma, C.; Frenkel, A. I.; Marinkovic, N.; Muckerman, J. T.; Zhu, Y.; Adzic, R. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 6131
27. Shalom, M.; Gimenez, S.; Schipper, F.; Herraiz-Cardona, I.; Bisquert, J.; Antonietti, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 3654
28. Zheng, Y.; Jiao, Y.; Zhu, Y.; Li, L. H.; Han, Y.; Chen, Y.; Du, A.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. Nat. Commun. 2014, 5, 3783
29. Zeng, K.; Zhang, D. Prog. Energy Combust. Sci. 2010, 36, 307
30. Hall, D. E. J. Electrochem. Soc. 1981, 128, 740
31. McArthur, M. A.; Jorge, L.; Coulombe, S.; Omanovic, S. J. Power Sources 2014, 266, 365
32. McCrory, C. C.; Jung, S.; Peters, J. C.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16977
33. Zhao, Y.; Nakamura, R.; Kamiya, K.; Nakanishi, S.; Hashimoto, K. Nat. Commun. 2013, 4, 2390
34. Lin, C.-H.; Chen, C.-L.; Wang, J.-H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18582
35. Yao Zheng, Y. J.; Jaroniec, Mietek; Shi Zhang, Qiao Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 2
36. Lupi, C.; DellEra, A.; Pasquali, M. Int. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 2101
37. Zheng, Y.; Jiao, Y.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 52
38. Zou, X.; Huang, X.; Goswami, A.; Silva, R.; Sathe, B. R.; Mikmekova, E.; Asefa, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 4372
39. Artero, V.; Chavarot-Kerlidou, M.; Fontecave, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7238
40. Lei, H.; Han, A.; Li, F.; Zhang, M.; Han, Y.; Du, P.; Lai, W.; Cao, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 1883
41. Li, Y.; Malik, M. A.; OBrien, P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16020
42. Ahn, H. S.; Davenport, T. C.; Tilley, T. D. Chem. Commun. 2014, 50, 3834
43. Zhao, J.; Zou, Y.; Zou, X.; Bai, T.; Liu, Y.; Gao, R.; Wang, D.; Li, G. D. Nanoscale 2014, 6, 7255
44. Liang, Y.; Li, Y.; Wang, H.; Zhou, J.; Wang, J.; Regier, T.; Dai, H. Nat. Mater. 2011, 10, 780
45. Zou, X.; Goswami, A.; Asefa, T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17242
46. Mao, S.; Wen, Z.; Huang, T.; Hou, Y.; Chen, J. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 609
47. Liu, X.; Chang, Z.; Luo, L.; Xu, T.; Lei, X.; Liu, J.; Sun, X. Chem. Mater. 2014, 26, 1889
48. Ma, T. Y.; Dai, S.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13925
49. Esswein, A. J.; McMurdo, M. J.; Ross, P. N.; Bell, A. T.; Tilley, T. D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 15068
50. Zhao, J.; Zou, Y.; Zou, X.; Bai, T.; Liu, Y.; Gao, R.; Wang, D.; Li, G.-D. Nanoscale 2014, 6, 7255
51. Tueysuez, H.; Hwang, Y. J.; Khan, S. B.; Asiri, A. M.; Yang, P. Nano Res. 2013, 6, 47
52. Koza, J. A.; He, Z.; Miller, A. S.; Switzer, J. A. Chem. Mater. 2012, 24, 3567
53. Chae, H. K.; Siberio-Perez, D. Y.; Kim, J.; Go, Y.; Eddaoudi, M.; Matzger, A. J.; OKeeffe, M.; Yaghi, O. M. Nature 2004, 427, 523
54. Chen, S.; Bi, J.; Zhao, Y.; Yang, L.; Zhang, C.; Ma, Y.; Wu, Q.; Wang, X.; Hu, Z. Adv. Mater. 2012, 24, 5593
55. Ryoo, R.; Joo, S. H.; Kruk, M.; Jaroniec, M. Adv. Mater. 2001, 13, 677
56. Dai, L.; Chang, D. W.; Baek, J.-B.; Lu, W. Small 2012, 8, 1130
57. Wang, Y.; Zhang, H. J.; Lu, L.; Stubbs, L. P.; Wong, C. C.; Lin, J. ACS Nano 2010, 4, 4753
58. Shi, P.; Su, R.; Wan, F.; Zhu, M.; Li, D.; Xu, S. Appl. Catal., B 2012, 123, 265
59. Ma, T. Y.; Dai, S.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13925
60. Liang, Y.; Li, Y.; Wang, H.; Zhou, J.; Wang, J.; Regier, T.; Dai, H. Nat. Mater. 2011, 10, 780
61. Zou, X.; Goswami, A.; Asefa, T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17242
62. Chen, S.; Duan, J.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 13567
63. Cobo, S.; Heidkamp, J.; Jacques, P.-A.; Fize, J.; Fourmond, V.; Guetaz, L.; Jousselme, B.; Ivanova, V.; Dau, H.; Palacin, S.; Fontecave, M.; Artero, V. Nat. Mater. 2012, 11, 802
64. Zhang, C.; Antonietti, M.; Fellinger, T.-P. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7655
65. Terrones, M.; Redlich, P.; Grobert, N.; Trasobares, S.; Hsu, W. K.; Terrones, H.; Zhu, Y. Q.; Hare, J. P.; Reeves, C. L.; Cheetham, A. K.; Ruhle, M.; Kroto, H. W.; Walton, D. R. M. Adv. Mater. 1999, 11, 655
66. Doblinger, M.; Lotsch, B. V.; Wack, J.; Thun, J.; Senker, J.; Schnick, W. Chem. Commun. 2009, 1541
67. Deng, J.; Ren, P.; Deng, D.; Yu, L.; Yang, F.; Bao, X. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1919
68. Kirk, D. W.; Thorpe, S. J.; Suzuki, H. Int. J. Hydrogen Energy 1997, 22, 493
69. Ledendecker, M.; Clavel, G.; Antonietti, M.; Shalom, M. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 393
70. Liao, L.; Wang, S.; Xiao, J.; Bian, X.; Zhang, Y.; Scanlon, M. D.; Hu, X.; Tang, Y.; Liu, B.; Girault, H. H. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 387
71. Xie, J.; Zhang, H.; Li, S.; Wang, R.; Sun, X.; Zhou, M.; Zhou, J.; Lou, X. W.; Xie, Y. Adv. Mater. 2013, 25, 5807
72. Jin, H.; Xiong, T.; Li, Y.; Xu, X.; Li, M.; Wang, Y. Chem. Commun. 2014, 50, 12637
73. Kim, S. Y.; Jeong, H. M.; Kwon, J. H.; Ock, I. W.; Suh, W. H.; Stucky, G. D.; Kang, J. K. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 188
74. LeRoy, R. L. Int. J. Hydrogen Energy 1983, 8, 401
75. Bai, S.; Wang, L.; Chen, X.; Du, J.; Xiong, Y. Nano Res. 2015, 8, 175
76. Xie, J.; Zhang, J.; Li, S.; Grote, F.; Zhang, X.; Zhang, H.; Wang, R.; Lei, Y.; Pan, B.; Xie, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17881
77. Xu, Y.-F.; Gao, M.-R.; Zheng, Y.-R.; Jiang, J.; Yu, S.-H. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 8546
78. Gong, M.; Zhou, W.; Tsai, M.-C.; Zhou, J.; Guan, M.; Lin, M.-C.; Zhang, B.; Hu, Y.; Wang, D.-Y.; Yang, J.; Pennycook, S. J.; Hwang, B.-J.; Dai, H. Nat. Commun. 2014, 5, 4695
79. Sheng, W.; Myint, M.; Chen, J. G.; Yan, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1509
80. Petitto, S. C.; Marsh, E. M.; Carson, G. A.; Langell, M. A. J. Mol. Catal. A: Chem. 2008, 281, 49
81. Xu, X. L.; Li, J. Q. Surf. Sci. 2011, 605, 1962
82. Marceta Kaninski, M. P.; Nikolic, V. M.; Tasic, G. S.; Rakocevic, Z. L. Int. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 703
83. Zhu, J.; Shim, B. S.; Di Prima, M.; Kotov, N. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7450
84. Tian, J.; Liu, Q.; Cheng, N.; Asiri, A. M.; Sun, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 9577
85. Li, X.-H.; Antonietti, M. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6593
86. Xu, X.; Li, Y.; Gong, Y.; Zhang, P.; Li, H.; Wang, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16987