Two-dimensional iron-phthalocyanine (Fe-Pc) monolayer as a promising single-atom-catalyst for oxygen reduction reaction: A computational study

Nanoscale

Volumn 7, Issue 27, 2015, Pages 11633-11641

  Wang, Yu ^a   Yuan, Hao ^a   Li, Yafei ^a   Chen, Zhongfang ^b  

^a NANJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b UNIVERSITY OF PUERTO RICO   (Puerto Rico)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMS; CATALYSTS; COMPUTATION THEORY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; MOLECULES; NITROGEN COMPOUNDS;

ACIDIC MEDIUMS; CATALYTIC PERFORMANCE; COMPUTATIONAL STUDIES; HIGH-EFFICIENCY; IRON PHTHALOCYANINES; OXYGEN REDUCTION REACTION; SCIENTIFIC ISSUES; TWO DIMENSIONAL (2 D);

MONOLAYERS;

EID: 84942921880     PISSN: 20403364     EISSN: 20403372     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5nr00302d     Document Type: Article

References (97)

1. R. O'Hayre, S. Cha, W. Colella and F. Prinz, Fuel Cell Fundamentals, Wiley, New York, 2009
2. B. C. H. Steele A. Heinzel Nature 2001 414 345
3. H. A. Gasteiger N. M. J. Markovic Science 2009 324 48
4. B. C. H. Steele A. Heinzel Nature 2001 414 345
5. M. K. Debe Nature 2012 486 43
6. N. P. Brandon S. Skinner B. C. H. Steele Annu. Rev. Mater. Res. 2003 33 183
7. M. T. M. Koper, Fuel Cell Catalysis: A Surface Science Approach, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2009
8. A. Rabis P. Rodriguez T. J. Schmidt ACS Catal. 2012 2 864
9. C. Wang H. Daimon T. Onodera T. Koda S. Sun Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 3588
10. N. Tian Z. Y. Zhou S. G. Sun Y. Ding Z. L. Wang Science 2007 316 732
11. V. R. Stamenkovic B. S. Mun M. Arenz K. J. J. Mayrhofer C. A. Lucas G. Wang P. N. Ross N. M. Marković Nat. Mater. 2007 6 241
12. B. N. Wanjala B. Fang J. Luo Y. Chen J. Yin M. H. Engelhard R. Loukrakpam C. J. Zhong J. Am. Chem. Soc. 2011 133 12714
13. L. Xiong A. M. Kannan A. Manthiram Electrochem. Commun. 2002 4 898 903
14. T. Wadayama N. Todoroki Y. Yamada T. Sugawara K. Miyamoto Y. Iijima Electrochem. Commun. 2010 12 1112
15. V. R. Stamenkovic B. Fowler B. S. Mun G. Wang P. N. Ross C. A. Lucas N. M. Marković Science 2007 315 493
16. G. Wu K. L. More C. M. Johnston P. Zelenay Science 2011 332 443
17. 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
18. K. Uosaki G. Elumalai H. Noguchi T. Masuda A. Lyalin A. Nakayama T. Taketsugu J. Am. Chem. Soc. 2014 136 6542
19. Y. Li W. Zhou H. Wang L. Xie Y. Liang F. Wei J.-C. Idrobo S. J. Pennycook H. Dai Nat. Nanotechnol. 2012 7 394
20. D. S. Su S. Perathone G. Centi Chem. Rev. 2013 113 5782
21. K. Gong F. Du Z. Xia M. Durstock L. Dai Science 2009 323 760
22. L. Dai Acc. Chem. Res. 2013 46 31
23. L. Yang S. Jiang Y. Zhao L. Zhu S. Chen X. Wang Q. Wu J. Ma Y. Ma Z. Hu Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 7132
24. Y. Zhao L. Yang S. Chen X. Wang Y. Ma Q. Wu Y. Jiang W. Qian Z. Hu J. Am. Chem. Soc. 2013 135 1201
25. Y. F. Tang B. L. Allen D. R. Kauffman A. Star J. Am. Chem. Soc. 2009 131 13200
26. D. Yu Q. Zhang L. Dai J. Am. Chem. Soc. 2010 132 15127
27. S. Wang E. Iyyamperumal A. Roy Y. Xue D. Yu L. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 11756
28. Y. Li Y. Zhao H. Cheng Y. Hu G. Shi L. Dai L. Qu J. Am. Chem. Soc. 2012 134 15
29. W. Xiong F. Du Y. Liu A. J. Perez M. Supp T. S. Ramakrishnan L. Dai L. Jiang J. Am. Chem. Soc. 2010 132 15839
30. S. Wang D. Yu L. Dai J. Am. Chem. Soc. 2012 133 5182
31. G. L. Chai Z.-F. Hou D. J. Shu T. Ikeda K. Terakura J. Am. Chem. Soc. 2014 136 13629
32. I.-Y. Jeon H.-J. Choi S.-M. Jung J.-M. Seo M.-J. Kim L. Dai J.-B. Baek J. Am. Chem. Soc. 2013 135 1386
33. L. Qu Y. Liu J.-B. Baek L. Dai ACS Nano 2010 4 1321
34. S. Wang L. Zhang Z. Xia A. Roy D. W. Chang J.-B. Baek L. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 4209
35. E. Yoo J. Nakamura H. Zhou Energy Environ. Sci. 2012 5 6928
36. Z. Yang Z. Yao G. Li G. Fang H. Nir Z. Liu X. Zhou X. Chen S. Huang ACS Nano 2012 6 205
37. Y. Jiao T. Zheng M. Jaroniec S. Z. Qiao J. Am. Chem. Soc. 2014 136 4394
38. S. Yang L. Zhi K. Tang X. Feng J. Maier K. Müllen Adv. Funct. Mater. 2012 22 3534
39. F. Gao G.-L. Zhao S. Yang J. J. Spivey J. Am. Chem. Soc. 2013 135 3315
40. S. Chen J. Y. Bi Y. Zhao L. J. Yang C. Zhang Y. W. Ma Q. Wu X. Z. Wang Z. Hu Adv. Mater. 2012 24 5593
41. C. V. Rao C. R. Cabrera Y. Ishikawa J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 2622
42. N. P. Subramanian X. Li V. Nallahambi S. P. Kumaraguru H. Colon-Mercado G. Wu J.-W. Lee B. N. Popov J. Power Sources 2009 188 38
43. H. Niwa K. Horiba Y. Harada M. Oshima T. Ikeda K. Terakura S. Miyata J. Power Sources 2009 187 93
44. H. Kim K. Lee S. I. Woo Y. Jung Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 17505
45. C. H. Choi H.-K. Lim M. W. Chung J. C. Park H. Shin H. Kim S. I. Woo J. Am. Chem. Soc. 2014 136 9070
46. T. Xing Y. Zheng L. Li B. C. C. Cowie D. Gunzelmann S. Qiao S. Huang Y. Chen ACS Nano 2014 8 6856
47. M. Abel S. Clair O. Ourdjini M. Mossoyan L. Porte J. Am. Chem. Soc. 2011 133 1203
48. S. Stepanow A. L. Rizzini C. Krull J. Kavich J. C. Cezar F. Yakhou-Harris P. M. Sheverdyaeva P. Moras C. Carbone G. Ceballos A. Mugarza P. Gambardella J. Am. Chem. Soc. 2014 136 5451
49. S. Kezilebieke S. Amokrane M. Abel J. P. Bucher J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 3175
50. M. Piantek D. Serrate M. Moro-Lagares P. Algarabel J. I. Pascual M. R. Ibarra J. Phys. Chem. C 2014 118 17895
51. J. Zhou Q. Sun J. Am. Chem. Soc. 2011 133 15113
52. J. Zhou Q. Wang Q. Sun Y. Kawazoe P. Jena J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 3109
53. J. Zhou Q. Sun J. Chem. Phys. 2013 138 204706
54. J. Zhou Q. Sun Nanoscale 2014 6 328
55. K. Lü J. Zhou L. Zhou Q. Wang Q. Sun P. Jena Appl. Phys. Lett. 2011 99 1631104
56. K. Lü J. Zhou L. Zhou X. S. Chen S. H. Chan Q. Sun J. Chem. Phys. 2012 136 234703
57. X. F. Yang A. Q. Wang B. T. Qiao J. Li J. Y. Liu T. Zhang Acc. Chem. Res. 2013 46 1740
58. Q. Deng L. Zhao X. Gao M. Zhang Y. Luo Y. Zhao Small 2013 9 3506
59. Y. Li Q. Sun Sci. Rep. 2013 4 4098
60. E. Yeager Electrochim. Acta 1984 29 1527
61. Y. Sun K. Chen L. Jia H. Li Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 13800
62. J. P. Collman P. Denisevich Y. Konai M. Marrocco C. Koval F. C. Anson J. Am. Chem. Soc. 1980 102 6027
63. H. Schulenburg S. Stankov V. Schünemann J. Radnik I. Dorbandt S. Fiechter P. Bogdanoff H. Tributsch J. Phys. Chem. B 2003 107 9034
64. R. Chen H. Li D. Chu G. Wang J. Phys. Chem. C 2009 113 20689
65. S. Baranton C. Coutanceau C. Roux F. Hahn J.-M. Léger J. Electroanal. Chem. 2005 577 223
66. R. Baker D. P. Wilkinson J. Zhang Electrochim. Acta 2008 53 6906
67. J. D. Baran H. Grönbeck A. Hellman J. Am. Chem. Soc. 2014 136 1320
68. H. He Y. Lei C. Xiao D. Chu R. Chen G. Wang J. Phys. Chem. C 2012 116 16038
69. H.-W. Liang W. Wei Z.-S. Wu X. Feng K. Müllen J. Am. Chem. Soc. 2013 136 16002
70. Y. Zhu B. Zhang X. Liu D.-W. Wang D. S. Su Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 10673
71. R. Cao R. Thapa H. Kim X. Xu M. G. Kim Q. Li N. Park M. Liu J. Cho Nat. Commun. 2013 4 2076
72. J. K. Nøskov T. Bligaard J. Rossmeisl C. H. Christensen Nat. Chem. 2009 1 37
73. J. Greeley T. F. Jaramillo I. Chorkendorff J. K. Nøskov Nat. Mater. 2006 5 909
74. B. Delley J. Chem. Phys. 1990 92 508
75. B. Delley J. Chem. Phys. 2000 113 7756
76. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865
77. W. J. Hehre, L. Radom, P. v. R. Schlyer and J. A. Pople, Ab initio Molecular Orbital Theory, Wiley, New York, 1986
78. B. Delly Phys. Rev. B: Condens. Matter 2002 66 155125
79. A. Klamt G. Schüürmann J. Chem. Soc. 1993 2 799
80. N. Govind M. Petersen G. Gitzgerald D. King-Smith J. Andzelm J. Comput. Mater. Sci. 2003 28 250
81. Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database. http://cccbdb.nist.gov/
82. H. Y. Su Y. Gorlin I. C. Man F. Calle-Vallejo J. K. Nørskov T. F. Jaramillo J. Rossmeisl Phys. Chem. Chem. Phys. 2012 14 14010
83. S. Kattel P. Atanassov B. Kiefer Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 148
84. S. K. Ghosh K. Srinivasu J. Phys. Chem. C 2013 117 26021
85. V. Viswanathan H. A. Hansen J. Rossmeisl J. K. Nørskov J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 2948
86. G. Wang S. Kattel J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 452
87. J. Sun Y.-H. Fang Z. P. Liu Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 13733
88. A. Eichler J. Hafner Phys. Rev. Lett. 1997 79 4481
89. L. Qi J. Yu J. Li J. Chem. Phys. 2006 125 054701
90. G. F. Wei Y. H. Fang Z. P. Liu J. Phys. Chem. C 2012 116 12696
91. V. Tripković E. Skúlason S. Siahrostami J. K. Nørskov J. Rossmeisl Electrochim. Acta 2010 55 7975
92. S. Gupta D. Tryk I. Bae W. Aldred E. Yeager J. Appl. Electrochem. 1989 19 19
93. A. Epstein B. S. Wildi J. Chem. Phys. 1960 32 324
94. D. Wöhrle Adv. Polym. Sci. 1988 50 45
95. S. Venkatachalam K. V. C. Rao P. T. Manoharan Synth. Met. 1989 30 237
96. J. W. Colson A. R. Woll A. Mukherjee M. P. Levendorf E. L. Spitler V. B. Shields M. G. Spencer J. Park W. R. Dichtel Science 2011 332 228
97. Z. Xiang Y. Xue D. Cao L. Huang J. F. Chen L. Dai Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 2433