Bifunctional Perovskite Oxide Catalysts for Oxygen Reduction and Evolution in Alkaline Media

Chemistry - An Asian Journal

Volumn 11, Issue 1, 2016, Pages 10-21

  Gupta, Shiva ^a   Kellogg, William ^a   Xu, Hui ^b   Liu, Xien ^c   Cho, Jaephil ^c   Wu, Gang ^a  

^a State University of New York   (United States)

^b Giner Incorporated and Giner Electrochemical Systems LLC   (United States)

^c Ulsan National Institute of Science and Technology   (South Korea)

Author keywords

electrocatalyts; energy conversion and storage; oxygen evolution; oxygen reduction; perovskite oxide

Indexed keywords

ALKALINITY; CATALYSIS; CATALYSTS; ELECTROCATALYSIS; ELECTROLYTIC REDUCTION; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY CONVERSION; FUEL CELLS; IRIDIUM; OXYGEN; PRECIOUS METALS; REDUCTION; REGENERATIVE FUEL CELLS; SECONDARY BATTERIES;

ELECTROCATALYTS; ENERGY CONVERSION AND STORAGES; OXYGEN EVOLUTION; OXYGEN REDUCTION; PEROVSKITE OXIDES;

PEROVSKITE;

EID: 84954373879     PISSN: 18614728     EISSN: 1861471X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/asia.201500640     Document Type: Article

References (95)

1. J. Hachmann, R. Olivares-Amaya, A. Jinich, A. L. Appleton, M. A. Blood-Forsythe, L. R. Seress, C. Roman-Salgado, K. Trepte, S. Atahan-Evrenk, S. Er, S. Shrestha, R. Mondal, A. Sokolov, Z. Bao, A. Aspuru-Guzik, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 698.
2. Y. Gorlin, T. F. Jaramillo, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13612.
3. G. Wu, K. L. More, C. M. Johnston, P. Zelenay, Science 2011, 332, 443.
4. G. Wu, P. Zelenay, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1878.
5. R. Liu, D. Wu, X. Feng, K. Müllen, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2565;
6. Angew. Chem. 2010, 122, 2619.
7. Z.-S. Wu, S. Yang, Y. Sun, K. Parvez, X. Feng, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9082.
8. K. Parvez, S. Yang, Y. Hernandez, A. Winter, A. Turchanin, X. Feng, K. Müllen, Acs Nano 2012, 6, 9541.
9. G. Wu, K. L. More, P. Xu, H.-L. Wang, M. Ferrandon, A. J. Kropf, D. J. Myers, S. Ma, P. Zelenay, Chem. Commun. 2013, 49, 3291.
10. K. Gong, F. Du, Z. Xia, M. Durstock, L. Dai, Science 2009, 323, 760.
11. L. Qu, Y. Liu, J.-B. Baek, L. Dai, ACS Nano 2010, 4, 1321.
12. S. L. Candelaria, Y. Shao, W. Zhou, X. Li, J. Xiao, J.-G. Zhang, Y. Wang, J. Liu, J. Li, G. Cao, Nano Energy 2012, 1, 195.
13. J. Wang, G. Yin, Y. Shao, S. Zhang, Z. Wang, Y. Gao, J. Power Sources 2007, 171, 331.
14. C. C. L. McCrory, S. Jung, J. C. Peters, T. F. Jaramillo, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16977.
15. G. Wu, M. A. Nelson, N. H. Mack, S. Ma, P. Sekhar, F. H. Garzon, P. Zelenay, Chem. Commun. 2010, 46, 7489.
16. X. Wang, Y. Ke, H. Pan, K. Ma, Q. Xiao, G. Wu, M. T. Swihart, ACS Catal. 2015, 5, 2534.
17. G. Wu, H. T. Chung, M. Nelson, K. Artyushkova, K. L. More, C. M. Johnston, P. Zelenay, ECS Trans. 2011, 41, 1709.
18. Y. Li, C. Liu, Y. Liu, B. Feng, L. Li, H. Pan, W. Kellogg, D. Higgins, G. Wu, J. Power Sources 2015, 286, 354.
19. M. A. Peña, J. L. G. Fierro, Chem. Rev. 2001, 101, 1981.
20. M. W. Kanan, D. G. Nocera, Science 2008, 321, 1072.
21. K. J. May, C. E. Carlton, K. A. Stoerzinger, M. Risch, J. Suntivich, Y.-L. Lee, A. Grimaud, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 3264.
22. P. G. Hoertz, Y.-I. Kim, W. J. Youngblood, T. E. Mallouk, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6845.
23. M. Yagi, E. Tomita, T. Kuwabara, J. Electroanal. Chem. 2005, 579, 83.
24. J. Rosen, G. S. Hutchings, F. Jiao, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4516.
25. G. Wu, N. Li, D.-R. Zhou, K. Mitsuo, B.-Q. Xu, J. Solid State Chem. 2004, 177, 3682.
26. C.-F. Chen, G. King, R. M. Dickerson, P. A. Papin, S. Gupta, W. R. Kellogg, G. Wu, Nano Energy 2015, 13, 423.
27. A. Grimaud, K. J. May, C. E. Carlton, Y.-L. Lee, M. Risch, W. T. Hong, J. Zhou, Y. Shao-Horn, Nat. Commun. 2013, 4, 2439.
28. W. Zhou, J. Sunarso, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2982.
29. Y. Zhu, C. Su, X. Xu, W. Zhou, R. Ran, Z. Shao, Chem. Eur. J. 2014, 20, 15533.
30. Y. Zhu, W. Zhou, Z. G. Chen, Y. Chen, C. Su, M. O. Tadé, Z. Shao, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 3897;
31. Angew. Chem. 2015, 127, 3969.
32. R. Liu, F. Liang, W. Zhou, Y. Yang, Z. Zhu, Nano Energy 2015, 12, 115.
33. Y. Zhu, W. Zhou, Y. Chen, J. Yu, X. Xu, C. Su, M. O. Tadé, Z. Shao, Chem. Mater. 2015, 27, 3048.
34. J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, H. Nakanishi, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Nat. Chem. 2011, 3, 546.
35. W. T. Hong, M. Risch, K. A. Stoerzinger, A. Grimaud, J. Suntivich, Y. Shao-Horn, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1404.
36. D. N. Mueller, M. L. Machala, H. Bluhm, W. C. Chueh, Nat. Commun. 2015, 6, 6097.
37. A. Tseung, S. Jasem, Electrochim. Acta 1977, 22, 31.
38. S. Trasatti, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1980, 111, 125.
39. S. Trasatti, Electrochim. Acta 1984, 29, 1503.
40. J. O. Bockris, T. Otagawa, J. Phys. Chem. 1983, 87, 2960.
41. J. M. Bockris, T. Otagawa, V. Young, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1983, 150, 633.
42. J. Rossmeisl, A. Logadottir, J. K. Nørskov, Chem. Phys. 2005, 319, 178.
43. I. C. Man, H. Y. Su, F. Calle-Vallejo, H. A. Hansen, J. I. Martínez, N. G. Inoglu, J. Kitchin, T. F. Jaramillo, J. K. Nørskov, J. Rossmeisl, ChemCatChem 2011, 3, 1159.
44. J. B. Goodenough, R. Manoharan, M. Paranthaman, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2076.
45. M. G. Mavros, T. Tsuchimochi, T. Kowalczyk, A. McIsaac, L.-P. Wang, T. V. Voorhis, Inorg. Chem. 2014, 53, 6386.
46. J. Suntivich, K. J. May, H. A. Gasteiger, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Science 2011, 334, 1383.
47. J. K. Nørskov, T. Bligaard, A. Logadottir, S. Bahn, L. B. Hansen, M. Bollinger, H. Bengaard, B. Hammer, Z. Sljivancanin, M. Mavrikakis, J. Catal. 2002, 209, 275.
48. T. A. Betley, Q. Wu, T. Van Voorhis, D. G. Nocera, Inorg. Chem. 2008, 47, 1849.
49. J. S. Noh, J. A. Schwarz, J. Colloid Interface Sci. 1989, 130, 157.
50. S. Pechenyuk, Russ. Chem. Bull. 1999, 48, 1017.
51. M. Kosmulski, J. Colloid Interface Sci. 2009, 337, 439.
52. J. O. M. Bockris, T. Otagawa, J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 290.
53. J. Goodenough, B. Cushing, Handbook of Fuel Cells-Fundamentals, Technology and Applications Vol. 2, 520-533, Wiley, 2003.
54. W. G. Hardin, D. A. Slanac, X. Wang, S. Dai, K. P. Johnston, K. J. Stevenson, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1254.
55. J. Masa, W. Xia, I. Sinev, A. Zhao, Z. Sun, S. Grützke, P. Weide, M. Muhler, W. Schuhmann, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 8508;
56. Angew. Chem. 2014, 126, 8648.
57. Z. Chen, A. Yu, D. Higgins, H. Li, H. Wang, Z. Chen, Nano Lett. 2012, 12, 1946.
58. S. Malkhandi, B. Yang, A. K. Manohar, A. Manivannan, G. K. S. Prakash, S. R. Narayanan, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 967.
59. J. Sunarso, A. A. Torriero, W. Zhou, P. C. Howlett, M. Forsyth, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 5827.
60. M. A. Haider, A. J. Capizzi, M. Murayama, S. McIntosh, Solid State Ionics 2011, 196, 65.
61. M. Yuasa, G. Sakai, K. Shimanoe, Y. Teraoka, N. Yamazoe, J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A 1477.
62. M. Yuasa, K. Shimanoe, Y. Teraoka, N. Yamazoe, Electrochem. Solid-State Lett. 2011, 14, A 67.
63. J. Ovenstone, K. Chan, C. Ponton, J. Mater. Sci. 2002, 37, 3315.
64. Z. Shao, W. Zhou, Z. Zhu, Prog. Mater. Sci. 2012, 57, 804.
65. J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, Y. Shao-Horn, J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B 1263.
66. S. Zhuang, C. Huang, K. Huang, X. Hu, F. Tu, H. Huang, Electrochem. Commun. 2011, 13, 321.
67. M. Yuasa, M. Nishida, T. Kida, N. Yamazoe, K. Shimanoe, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A 605.
68. X. Lin, C. Sorensen, K. Klabunde, G. Hajipanayis, J. Mater. Res. 1999, 14, 1542.
69. E. Joselevich, I. Willner, J. Phys. Chem. 1994, 98, 7628.
70. F. Meyer, A. Dierstein, C. Beck, W. Härtl, R. Hempelmann, S. Mathur, M. Veith, Nanostruct. Mater. 1999, 12, 71.
71. J. Eastoe, M. J. Hollamby, L. Hudson, Adv. Colloid Interface Sci. 2006, 128, 5.
72. G. Demazeau, J. Mater. Chem. 1999, 9, 15.
73. C. Wagner, Naturwissenschaften 1943, 31, 265.
74. A. Maignan, C. Martin, D. Pelloquin, N. Nguyen, B. Raveau, J. Solid State Chem. 1999, 142, 247.
75. C. Frontera, A. Caneiro, A. Carrillo, J. Orõ-Solé, J. García-Muñoz, Chem. Mater. 2005, 17, 5439.
76. A. Taskin, A. Lavrov, Y. Ando, Phys. Rev. B 2005, 71, 134414.
77. C. Frontera, J. Garcia-Munoz, A. Llobet, M. A. G. Aranda, Phys. Rev. B 2002, 65, 180405.
78. Q. Li, H. Pan, D. Higgins, R. Cao, G. Zhang, H. Lv, K. Wu, J. Cho, G. Wu, Small 2015, 11, 1443.
79. G. Wu, Y.-S. Chen, B.-Q. Xu, Electrochem. Commun. 2005, 7, 1237.
80. G. Wu, M. Nelson, S. Ma, H. Meng, G. Cui, P. K. Shen, Carbon 2011, 49, 3972.
81. G. Wu, C. Dai, D. Wang, D. Li, N. Li, J. Mater. Chem. 2010, 20, 3059.
82. G. Wu, N. H. Mack, W. Gao, S. Ma, R. Zhong, J. Han, J. K. Baldwin, P. Zelenay, ACS Nano 2012, 6, 9764.
83. Q. Li, P. Xu, B. Zhang, H. Tsai, J. Wang, H.-L. Wang, G. Wu, Chem. Commun. 2013, 49, 10838.
84. X. Liu, M. Park, M. G. Kim, S. Gupta, G. Wu, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9654;
85. Angew. Chem. 2015, 127, 372.
86. Q. Li, R. Cao, J. Cho, G. Wu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 13568.
87. Q. Li, P. Xu, W. Gao, S. Ma, G. Zhang, R. Cao, J. Cho, H.-L. Wang, G. Wu, Adv. Mater. 2014, 26, 1378.
88. Q. Li, R. Cao, J. Cho, G. Wu, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301415.
89. Z. Chen, A. Yu, R. Ahmed, H. Wang, H. Li, Z. Chen, Electrochim. Acta 2012, 69, 295.
90. Y. Liang, Y. Li, H. Wang, J. Zhou, J. Wang, T. Regier, H. Dai, Nat. Mater. 2011, 10, 780.
91. X. Liu, W. Liu, M. Ko, S. Chae, S. Park, A. Casimir, G. Wu, J. Cho, Adv. Funct. Mater., DOI: 10.1002/adfm.201502217.
92. A. Lewera, L. Timperman, A. Roguska, N. Alonso-Vante, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 20153.
93. H. Wang, Y. Yang, Y. Liang, G. Zheng, Y. Li, Y. Cui, H. Dai, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7931.
94. Q. He, Q. Li, S. Khene, X. Ren, A. Bueno-Lõpez, G. Wu, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 8697-8707.
95. Z. Li, Y. He, X. Ke, L. Gan, J. Zhao, G. Cui, G. Wu, J. Power Sources 2015, 294, 136.