Minimizing Operando Demetallation of Fe-N-C Electrocatalysts in Acidic Medium

ACS Catalysis

Volumn 6, Issue 5, 2016, Pages 3136-3146

  Choi, Chang Hyuck ^a   Baldizzone, Claudio ^a   Polymeros, George ^a   Pizzutilo, Enrico ^a   Kasian, Olga ^a   Schuppert, Anna K ^b   Ranjbar Sahraie, Nastaran ^b   Sougrati, Moulay Tahar ^b   Mayrhofer, Karl J J ^a,c   Jaouen, Frédéric ^b  

^a MAX PLANCK INSTITUT FÜR EISENFORSCHUNG GMBH   (Germany)

^b UNIV MONTPELLIER   (France)

^c UNIVERSITY OF ERLANGEN NUREMBERG   (Germany)

Author keywords

durability; Fe demetallation; fuel cells; nonprecious metal catalysts; operando spectroscopy; oxygen reduction reactions; scanning flow cell

Indexed keywords

CATALYST DEACTIVATION; CATALYSTS; DURABILITY; ELECTROCATALYSTS; ELECTROLYTES; ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; IRON; POLYELECTROLYTES; POSITIVE IONS; PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELLS (PEMFC); SOLID ELECTROLYTES; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; VOLTAGE REGULATORS;

DEMETALLATION; FLOW CELLS; NON-PRECIOUS METAL CATALYSTS; OPERANDO SPECTROSCOPY; OXYGEN REDUCTION REACTION;

C (PROGRAMMING LANGUAGE);

EID: 84973470555     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.6b00643     Document Type: Article

References (51)

1. Debe, M. K. Nature 2012, 486, 43-51 10.1038/nature11115
2. Diat, O.; Gebel, G. Nat. Mater. 2008, 7, 13-14 10.1038/nmat2091
3. Strasser, P.; Koh, S.; Anniyev, T.; Greeley, J.; More, K.; Yu, C. F.; Liu, Z. C.; Kaya, S.; Nordlund, D.; Ogasawara, H.; Toney, M. F.; Nilsson, A. Nat. Chem. 2010, 2, 454-460 10.1038/nchem.623
4. Cui, C. H.; Gan, L.; Heggen, M.; Rudi, S.; Strasser, P. Nat. Mater. 2013, 12, 765-771 10.1038/nmat3668
5. Lefevre, M.; Proietti, E.; Jaouen, F.; Dodelet, J. P. Science 2009, 324, 71-74 10.1126/science.1170051
6. Li, Y.; Zhou, W.; Wang, H.; Xie, L.; Liang, Y.; Wei, F.; Idrobo, J.-C.; Pennycook, S. J.; Dai, H. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 394-400 10.1038/nnano.2012.72
7. Proietti, E.; Jaouen, F.; Lefèvre, M.; Larouche, N.; Tian, J.; Herranz, J.; Dodelet, J.-P. Nat. Commun. 2011, 2, 416 10.1038/ncomms1427
8. Wu, G.; More, K. L.; Johnston, C. M.; Zelenay, P. Science 2011, 332, 443-447 10.1126/science.1200832
9. Chung, H. T.; Won, J. H.; Zelenay, P. Nat. Commun. 2013, 4, 1922 10.1038/ncomms2944
10. Cheon, J. Y.; Kim, T.; Choi, Y.; Jeong, H. Y.; Kim, M. G.; Sa, Y. J.; Kim, J.; Lee, Z.; Yang, T.-H.; Kwon, K.; Terasaki, O.; Park, G.-G.; Adzic, R. R.; Joo, S. H. Sci. Rep. 2013, 3, 2715 10.1038/srep02715
11. Peng, H.; Mo, Z.; Liao, S.; Liang, H.; Yang, L.; Luo, F.; Song, H.; Zhong, Y.; Zhang, B. Sci. Rep. 2013, 3, 1765 10.1038/srep01765
12. Ramaswamy, N.; Tylus, U.; Jia, Q.; Mukerjee, S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15443-15449 10.1021/ja405149m
13. Ding, W.; Li, L.; Xiong, K.; Wang, Y.; Li, W.; Nie, Y.; Chen, S.; Qi, X.; Wei, Z. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5414-5420 10.1021/jacs.5b00292
14. Jia, Q.; Ramaswamy, N.; Hafiz, H.; Tylus, U.; Strickland, K.; Wu, G.; Barbiellini, B.; Bansil, A.; Holby, E. F.; Zelenay, P.; Mukerjee, S. ACS Nano 2015, 9, 12496-12505 10.1021/acsnano.5b05984
15. Kramm, U. I.; Herrmann-Geppert, I.; Behrends, J.; Lips, K.; Fiechter, S.; Bogdanoff, P. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 635-640 10.1021/jacs.5b11015
16. Lefèvre, M.; Dodelet, J.-P. Electrochim. Acta 2003, 48, 2749-2760 10.1016/S0013-4686(03)00393-1
17. Li, X. G.; Liu, G.; Popov, B. N. J. Power Sources 2010, 195, 6373-6378 10.1016/j.jpowsour.2010.04.019
18. Goellner, V.; Baldizzone, C.; Schuppert, A.; Sougrati, M. T.; Mayrhofer, K. J. J.; Jaouen, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 18454-18462 10.1039/C4CP02882A
19. Kramm, U. I.; Lefèvre, M.; Bogdanoff, P.; Schmeißer, D.; Dodelet, J.-P. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3750-3756 10.1021/jz501955g
20. Choi, C. H.; Baldizzone, C.; Grote, J.-P.; Schuppert, A. K.; Jaouen, F.; Mayrhofer, K. J. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 12753-12757 10.1002/anie.201504903
21. Banham, D.; Ye, S.; Pei, K.; Ozaki, J.; Kishimoto, T.; Imashiro, Y. J. Power Sources 2015, 285, 334-348 10.1016/j.jpowsour.2015.03.047
22. Yang, L.; Larouche, N.; Chenitz, R.; Zhang, G.; Lefèvre, M.; Dodelet, J.-P. Electrochim. Acta 2015, 159, 184-197 10.1016/j.electacta.2015.01.201
23. Rao, C. V.; Cabrera, C. R.; Ishikawa, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2622-2627 10.1021/jz100971v
24. Choi, C. H.; Park, S. H.; Woo, S. I. ACS Nano 2012, 6, 7084-7091 10.1021/nn3021234
25. Popov, B. N.; Li, X. G.; Liu, G.; Lee, J. W. Int. J. Hydrogen Energy 2011, 36, 1794-1802 10.1016/j.ijhydene.2009.12.050
26. Larouche, N.; Chenitz, R.; Lefevre, M.; Proietti, E.; Dodelet, J. P. Electrochim. Acta 2014, 115, 170-182 10.1016/j.electacta.2013.10.102
27. Katsounaros, I.; Cherevko, S.; Zeradjanin, A. R.; Mayrhofer, K. J. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 102-121 10.1002/anie.201306588
28. Castanheira, L.; Silva, W. O.; Lima, F. H. B.; Crisci, A.; Dubau, L.; Maillard, F. ACS Catal. 2015, 5, 2184-2194 10.1021/cs501973j
29. Yu, Y.; Li, H.; Wang, H. J.; Yuan, X. Z.; Wang, G. J.; Pan, M. J. Power Sources 2012, 205, 10-23 10.1016/j.jpowsour.2012.01.059
30. Ferrandon, M.; Wang, X.; Kropf, A. J.; Myers, D. J.; Wu, G.; Johnston, C. M.; Zelenay, P. Electrochim. Acta 2013, 110, 282-291 10.1016/j.electacta.2013.03.183
31. Meier, H.; Tschirwitz, U.; Zimmerhackl, E.; Albrecht, W.; Zeitler, G. J. Phys. Chem. 1977, 81, 712-718 10.1021/j100523a007
32. van Veen, J. A. R.; Colijn, H. A. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1981, 85, 700-704 10.1002/bbpc.19810850918
33. Baranton, S.; Coutanceau, C.; Roux, C.; Hahn, F.; Léger, J. M. J. Electroanal. Chem. 2005, 577, 223-234 10.1016/j.jelechem.2004.11.034
34. Zitolo, A.; Goellner, V.; Armel, V.; Sougrati, M.-T.; Mineva, T.; Stievano, L.; Fonda, E.; Jaouen, F. Nat. Mater. 2015, 14, 937-942 10.1038/nmat4367
35. Wen, Z. H.; Ci, S. Q.; Zhang, F.; Feng, X. L.; Cui, S. M.; Mao, S.; Luo, S. L.; He, Z.; Chen, J. H. Adv. Mater. 2012, 24, 1399-1404 10.1002/adma.201104392
36. Deng, D.; Yu, L.; Chen, X.; Wang, G.; Jin, L.; Pan, X.; Deng, J.; Sun, G.; Bao, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 371-375 10.1002/anie.201204958
37. Hu, Y.; Jensen, J. O.; Zhang, W.; Cleemann, L. N.; Xing, W.; Bjerrum, N. J.; Li, Q. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 3675-3679 10.1002/anie.201400358
38. Dodelet, J.-P.; Chenitz, R.; Yang, L.; Lefèvre, M. ChemCatChem 2014, 6, 1866-1867 10.1002/cctc.201402133
39. Choi, C. H.; Lim, H.-K.; Chung, M. W.; Park, J. C.; Shin, H.; Kim, H.; Woo, S. I. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9070-9077 10.1021/ja5033474
40. Strickland, K.; Miner, E.; Jia, Q.; Tylus, U.; Ramaswamy, N.; Liang, W.; Sougrati, M.-T.; Jaouen, F.; Mukerjee, S. Nat. Commun. 2015, 6, 7343 10.1038/ncomms8343
41. Pozio, A.; Silva, R. F.; De Francesco, M.; Giorgi, L. Electrochim. Acta 2003, 48, 1543-1549 10.1016/S0013-4686(03)00026-4
42. Guilminot, E.; Corcella, A.; Chatenet, M.; Maillard, F.; Charlot, F.; Berthome, G.; Iojoiu, C.; Sanchez, J. Y.; Rossinot, E.; Claude, E. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, B1106-B1114 10.1149/1.2775218
43. Goellner, V.; Armel, V.; Zitolo, A.; Fonda, E.; Jaouen, F. J. Electrochem. Soc. 2015, 162, H403-H414 10.1149/2.1091506jes
44. Choi, C. H.; Park, S. H.; Woo, S. I. Appl. Catal., B 2012, 119-120, 123-131 10.1016/j.apcatb.2012.02.031
45. Liu, G.; Li, X. G.; Ganesan, P.; Popov, B. N. Electrochim. Acta 2010, 55, 2853-2858 10.1016/j.electacta.2009.12.055
46. Singh, D.; Tian, J.; Mamtani, K.; King, J.; Miller, J. T.; Ozkan, U. S. J. Catal. 2014, 317, 30-43 10.1016/j.jcat.2014.05.025
47. Schwertmann, U. Plant Soil 1991, 130, 1-25 10.1007/BF00011851
48. Baldizzone, C.; Mezzavilla, S.; Hodnik, N.; Zeradjanin, A. R.; Kostka, A.; Schuth, F.; Mayrhofer, K. J. J. Chem. Commun. 2015, 51, 1226-1229 10.1039/C4CC08480B
49. Kakati, B. K.; Kucernak, A. R. J. J. Power Sources 2014, 252, 317-326 10.1016/j.jpowsour.2013.11.077
50. Kienitz, B.; Pivovar, B.; Zawodzinski, T.; Garzon, F. H. J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B1175-B1183 10.1149/1.3610986
51. Kramm, U. I.; Herrmann-Geppert, I.; Fiechter, S.; Zehl, G.; Zizak, I.; Dorbandt, I.; Schmeißer, D.; Bogdanoff, P. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 2663-2670 10.1039/c3ta13821f