Pyridinic-Nitrogen-Dominated Graphene Aerogels with Fe–N–C Coordination for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 31, 2016, Pages 5708-5717

  Cui, Xiaoyang ^a   Yang, Shubin ^b   Yan, Xingxu ^a   Leng, Jiugou ^b   Shuang, Shuang ^a   Ajayan, Pulickel M ^c   Zhang, Zhengjun ^a  

^a TSINGHUA UNIVERSITY   (China)

^b BEIHANG UNIVERSITY   (China)

^c RICE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

iron; nitrogen doped graphene; oxygen reduction reaction; pyridinic nitrogen

Indexed keywords

AEROGELS; CATALYST ACTIVITY; CATALYST SELECTIVITY; CATALYSTS; COORDINATION REACTIONS; COST EFFECTIVENESS; DOPING (ADDITIVES); ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; GRAPHENE; IRON; PLATINUM; PLATINUM ALLOYS;

ALKALINE ENVIRONMENT; CHEMICALLY REDUCED GRAPHENE OXIDES; METHANOL TOLERANCE ABILITIES; NITROGEN DOPED GRAPHENE; OXYGEN REDUCTION REACTION; PYRIDINIC NITROGEN; SYNERGISTIC EFFECT; TOTAL NITROGEN CONTENT;

NITROGEN;

EID: 84978275763     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201601492     Document Type: Article

References (67)

1. M. K. Debe, Nature 2012, 486, 43.
2. Z. Chen, D. Higgins, A. Yu, L. Zhang, J. Zhang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3167.
3. G. Wu, K. L. More, C. M. Johnston, P. Zelenay, Science 2011, 332, 443;
4. M.-Q. Wang, W.-H. Yang, H.-H. Wang, C. Chen, Z.-Y. Zhou, S.-G. Sun, ACS Catal. 2014, 4, 3928;
5. L. Lin, Q. Zhu, A.-W. Xu, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11027.
6. K. P. Gong, F. Du, Z. H. Xia, M. Durstock, L. M. Dai, Science 2009, 323, 760;
7. S. Chen, J. Bi, Y. Zhao, L. Yang, C. Zhang, Y. Ma, Q. Wu, X. Wang, Z. Hu, Adv. Mater. 2012, 24, 5593;
8. C. H. Choi, S. H. Park, S. I. Woo, ACS Nano 2012, 6, 7084;
9. S. Wang, E. Iyyamperumal, A. Roy, Y. Xue, D. Yu, L. Dai, Angew. Chem. 2011, 123, 11960.
10. R. M. Yadav, J. Wu, R. Kochandra, L. Ma, C. S. Tiwary, L. Ge, G. Ye, R. Vajtai, J. Lou, P. M. Ajayan, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 11991;
11. R. Du, N. Zhang, J. Zhu, Y. Wang, C. Xu, Y. Hu, N. Mao, H. Xu, W. Duan, L. Zhuang, L. Qu, Y. Hou, J. Zhang, Small 2015, 11, 3903.
12. W. Wei, H. Liang, K. Parvez, X. Zhuang, X. Feng, K. Müllen, Angew. Chem. 2014, 126, 1596.
13. M. K. Liu, Y. F. Song, S. X. He, W. W. Tjiu, J. S. Pan, Y. Y. Xia, T. X. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 4214;
14. L. Qu, Y. Liu, J. Baek, L. Dai, ACS Nano 2010, 4, 1321.
15. L. Zhang, Z. Xia, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11170.
16. L. F. Lai, J. R. Potts, D. Zhan, L. Wang, C. K. Poh, C. H. Tang, H. Gong, Z. X. Shen, L. Y. Jianyi, R. S. Ruoff, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7936.
17. H. Niwa, K. Horiba, Y. Harada, M. Oshima, T. Ikeda, K. Terakura, J. Ozaki, S. Miyata, J. Power Sources 2009, 187, 93;
18. T. Sharifi, G. Hu, X. E. Jia, T. Wagberg, ACS Nano 2012, 6, 8904;
19. B. Zheng, J. Wang, F. B. Wang, X. H. Xia, Electrochem. Commun. 2013, 28, 24.
20. C. V. Rao, C. R. Cabrera, Y. Ishikawa, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2622;
21. H. B. Li, W. J. Kang, L. Wang, Q. L. Yue, S. L. Xu, H. S. Wang, J. F. Liu, Carbon 2013, 54, 249;
22. J. Y. Chen, X. Wang, X. Q. Cui, G. M. Yang, W. T. Zheng, Chem. Commun. 2014, 50, 557;
23. T. Xing, Y. Zheng, L. H. Li, B. C. C. Cowie, D. Gunzelmann, S. Z. Qiao, S. M. Huang, Y. Chen, ACS Nano 2014, 8, 6856.
24. D. Guo, R. Shibuya, C. Akiba, S. Saji, T. Kondo, J. Nakamura, Science 2016, 351, 361.
25. A. Sarapuu, L. Samolberg, K. Kreek, M. Koel, L. Matisen, K. Tammeveski, J. Electroanal. Chem. 2015, 746, 9;
26. R. Liu, Y. Jin, P. Xu, X. Xing, Y. Yang, D. Wu, J. Colloid Interface Sci. 2016, 464, 83.
27. T. Palaniselvam, V. Kashyap, S. N. Bhange, J.-B. Baek, S. Kurungot, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 2150.
28. Z. S. Wu, S. B. Yang, Y. Sun, K. Parvez, X. L. Feng, K. Mullen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9082;
29. Y. Liang, Y. Li, H. Wang, J. Zhou, J. Wang, T. Regier, H. Dai, Nat. Mater. 2011, 10, 780;
30. K. Parvez, S. Yang, Y. Hernandez, A. Winter, A. Turchanin, X. Feng, K. Müllen, ACS Nano 2012, 6, 9541.
31. C.-W. Tsai, M.-H. Tu, C.-J. Chen, T.-F. Hung, R.-S. Liu, W.-R. Liu, M.-Y. Lo, Y.-M. Peng, L. Zhang, J. Zhang, D.-S. Shy, X.-K. Xing, RSC Adv. 2011, 1, 1349;
32. H. Yin, C. Zhang, F. Liu, Y. Hou, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 2930;
33. L. Wang, J. Yin, L. Zhao, C. Tian, P. Yu, J. Wang, H. Fu, Chem. Commun. 2013, 49, 3022.
34. Y. Y. Jiang, Y. Z. Lu, X. Y. Lv, D. X. Han, Q. X. Zhang, L. Niu, W. Chen, ACS Catal 2013, 3, 1263;
35. H. Tang, H. Yin, J. Wang, N. Yang, D. Wang, Z. Tang, Angew. Chem. 2013, 125, 5695.
36. F. Charreteur, F. Jaouen, S. Ruggeri, J.-P. Dodelet, Electrochim. Acta 2008, 53, 2925;
37. M. Lefèvre, E. Proietti, F. Jaouen, J.-P. Dodelet, Science 2009, 324, 71.
38. L. Chen, R. Du, J. Zhu, Y. Mao, C. Xue, N. Zhang, Y. Hou, J. Zhang, T. Yi, Small 2015, 11, 1423.
39. M. A. Pimenta, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, L. G. Cancado, A. Jorio, R. Saito, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1276.
40. X. Huang, K. Qian, J. Yang, J. Zhang, L. Li, C. Yu, D. Zhao, Adv. Mater. 2012, 24, 4419.
41. U. I. Kramm, I. Herrmann-Geppert, P. Bogdanoff, S. Fiechter, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23417.
42. A. L. M. Reddy, A. Srivastava, S. R. Gowda, H. Gullapalli, M. Dubey, P. M. Ajayan, ACS Nano 2010, 4, 6337;
43. Z. Lin, G. Waller, Y. Liu, M. Liu, C.-P. Wong, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 884;
44. J. Wu, L. Ma, R. M. Yadav, Y. Yang, X. Zhang, R. Vajtai, J. Lou, P. M. Ajayan, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 14763.
45. X. L. Li, H. L. Wang, J. T. Robinson, H. Sanchez, G. Diankov, H. J. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15939;
46. 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.
47. H. Kim, K. Lee, S. I. Woo, Y. Jung, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 17505;
48. T. C. Nagaiah, S. Kundu, M. Bron, M. Muhler, W. Schuhmann, Electrochem. Commun. 2010, 12, 338.
49. W. Chen, S. Chen, Angew. Chem. 2009, 121, 4450.
50. K. J. J. Mayrhofer, D. Strmcnik, B. B. Blizanac, V. Stamenkovic, M. Arenz, N. M. Markovic, Electrochim. Acta 2008, 53, 3181.
51. R. Kothandaraman, V. Nallathambi, K. Artyushkova, S. C. Barton, Appl. Catal., B 2009, 92, 209;
52. G. Yang, W. Choi, X. Pu, C. Yu, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1799.
53. L. Ma, J. Wang, J. Yip, F. Ding, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1192;
54. Y. Wu, Q. Shi, Y. Li, Z. Lai, H. Yu, H. Wang, F. Peng, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 1142.
55. T. Choudhury, S. O. Saied, J. L. Sullivan, A. M. Abbot, J. Phys. D: Appl. Phys. 1989, 22, 1185;
56. G. Faubert, R. Côté, J. P. Dodelet, M. Lefèvre, P. Bertrand, Electrochim. Acta 1999, 44, 2589.
57. Z. Li, H. Chen, H. Bao, M. Gao, Chem. Mater. 2004, 16, 1391;
58. S. L. Gojković, S. Gupta, R. F. Savinell, J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 3493.
59. A. Velázquez-Palenzuela, L. Zhang, L. Wang, P. L. Cabot, E. Brillas, K. Tsay, J. Zhang, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 12929.
60. Z.-S. Wu, S. Yang, Y. Sun, K. Parvez, X. Feng, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9082;
61. W. Yang, T.-P. Fellinger, M. Antonietti, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 206.
62. F. Jaouen, J. Herranz, M. Lefèvre, J.-P. Dodelet, U. I. Kramm, I. Herrmann, P. Bogdanoff, J. Maruyama, T. Nagaoka, A. Garsuch, J. R. Dahn, T. Olson, S. Pylypenko, P. Atanassov, E. A. Ustinov, ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1623.
63. Q. M. Ramasse, R. Zan, U. Bangert, D. W. Boukhvalov, Y.-W. Son, K. S. Novoselov, ACS Nano 2012, 6, 4063;
64. L. Tao, Q. Wang, S. Dou, Z. Ma, J. Huo, S. Wang, L. Dai, Chem. Commun. 2016, 52, 2764.
65. L. Carrette, K. A. Friedrich, U. Stimming, ChemPhysChem 2000, 1, 162.
66. D. Li, M. B. Muller, S. Gilje, R. B. Kaner, G. G. Wallace, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 101.
67. G. Wu, C. M. Johnston, N. H. Mack, K. Artyushkova, M. Ferrandon, M. Nelson, J. S. Lezama-Pacheco, S. D. Conradson, K. L. More, D. J. Myers, P. Zelenay, J. Mater. Chem. 2011, 21, 11392.