Cations in Octahedral Sites: A Descriptor for Oxygen Electrocatalysis on Transition-Metal Spinels

Advanced Materials

Volumn 29, Issue 23, 2017, Pages

  Wei, Chao ^a   Feng, Zhenxing ^b   Scherer, Günther G ^c   Barber, James ^a,d   Shao Horn, Yang ^e,f   Xu, Zhichuan J ^a,g  

^a NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^b Oregon State University   (United States)

^c TUM CREATE   (Singapore)

^d IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^e Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

^f MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^g NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

Author keywords

descriptors; electron orbital filling; octahedral coordination; oxygen electrocatalysis; spinel

Indexed keywords

CATALYSIS; ELECTROCATALYSIS; ELECTROCATALYSTS; ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; METALS; NICKEL; OXYGEN; POSITIVE IONS; RENEWABLE ENERGY RESOURCES; SECONDARY BATTERIES; TRANSITION METALS;

DESCRIPTORS; ELECTRON ORBITAL; OCTAHEDRAL COORDINATION; OXYGEN ELECTROCATALYSIS; SPINEL;

MANGANESE;

EID: 85017472918     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201606800     Document Type: Article

References (56)

1. a) H. A. Gasteiger, N. M. Marković, Science 2009, 324, 48;
2. b) H. A. Gasteiger, S. S. Kocha, B. Sompalli, F. T. Wagner, Appl. Catal. B 2005, 56, 9.
3. a) Y.-C. Lu, Z. Xu, H. A. Gasteiger, S. Chen, K. Hamad-Schifferli, Y. Shao-Horn, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12170;
4. b) M. Armand, J. M. Tarascon, Nature 2008, 451, 652.
5. a) A. Grimaud, W. T. Hong, Y. Shao-Horn, J. M. Tarascon, Nat. Mater. 2016, 15, 121;
6. b) W. T. Hong, M. Risch, K. A. Stoerzinger, A. Grimaud, J. Suntivich, Y. Shao-Horn, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1404.
7. V. R. Stamenkovic, B. Fowler, B. S. Mun, G. Wang, P. N. Ross, C. A. Lucas, N. M. Markovic, Science 2007, 315, 493.
8. a) K. A. Stoerzinger, L. Qiao, M. D. Biegalski, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1636;
9. b) E. A. Paoli, F. Masini, R. Frydendal, D. Deiana, C. Schlaup, M. Malizia, T. W. Hansen, S. Horch, I. E. L. Stephens, I. Chorkendorff, Chem. Sci. 2015, 6, 190.
10. a) K. A. Stoerzinger, W. Lü, C. Li, Ariando, T. Venkatesan, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1435;
11. b) C. Wei, L. Yu, C. Cui, J. Lin, C. Wei, N. Mathews, F. Huo, T. Sritharan, Z. Xu, Chem. Commun. 2014, 50, 7885;
12. c) K. A. Stoerzinger, M. Risch, J. Suntivich, W. M. Lu, J. Zhou, M. D. Biegalski, H. M. Christen, Ariando, T. Venkatesan, Y. Shao-Horn, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1582;
13. d) Y. Gorlin, T. F. Jaramillo, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13612.
14. a) 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;
15. b) R. Subbaraman, D. Tripkovic, K.-C. Chang, D. Strmcnik, A. P. Paulikas, P. Hirunsit, M. Chan, J. Greeley, V. Stamenkovic, N. M. Markovic, Nat. Mater. 2012, 11, 550;
16. c) T. Maiyalagan, K. A. Jarvis, S. Therese, P. J. Ferreira, A. Manthiram, Nat. Commun. 2014, 5, 3949.
17. F. H. B. Lima, J. Zhang, M. H. Shao, K. Sasaki, M. B. Vukmirovic, E. A. Ticianelli, R. R. Adzic, J. Phys. Chem. C 2006, 111, 404.
18. B. Hammer, J. K. Norskov, Nature 1995, 376, 238.
19. H. Abe, H. Yoshikawa, N. Umezawa, Y. Xu, G. Saravanan, G. V. Ramesh, T. Tanabe, R. Kodiyath, S. Ueda, N. Sekido, Y. Yamabe-Mitarai, M. Shimoda, T. Ohno, F. Matsumoto, T. Komatsu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 4879.
20. J. Xiao, T. Frauenheim, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 1804.
21. a) J. O. M. Bockris, T. Otagawa, J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 290;
22. b) F. Calle-Vallejo, O. A. Díaz-Morales, M. J. Kolb, M. T. M. Koper, ACS Catal. 2015, 5, 869.
23. a) J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, H. Nakanishi, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Nat. Chem. 2011, 3, 546;
24. b) J. Suntivich, K. J. May, H. A. Gasteiger, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Science 2011, 334, 1383.
25. C. Davidson, G. Kissel, S. Srinivasan, J. Electroanal. Chem. 1982, 132, 129.
26. H. Zhu, S. Zhang, Y.-X. Huang, L. Wu, S. Sun, Nano Lett. 2013, 13, 2947.
27. a) E. Rios, J. L. Gautier, G. Poillerat, P. Chartier, Electrochim. Acta 1998, 44, 1491;
28. b) F. Y. Cheng, J. A. Shen, B. Peng, Y. D. Pan, Z. L. Tao, J. Chen, Nat. Chem. 2011, 3, 79.
29. Y. Liang, Y. Li, H. Wang, J. Zhou, J. Wang, T. Regier, H. Dai, Nat. Mater. 2011, 10, 780.
30. Y. Liang, H. Wang, J. Zhou, Y. Li, J. Wang, T. Regier, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3517.
31. H. Dau, P. Liebisch, M. Haumann, Anal. Bioanal. Chem. 2003, 376, 562.
32. a) S. Calvin, E. E. Carpenter, B. Ravel, V. G. Harris, S. A. Morrison, Phys. Rev. B 2002, 66, 224405;
33. b) D. Carta, M. F. Casula, A. Falqui, D. Loche, G. Mountjoy, C. Sangregorio, A. Corrias, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 8606.
34. H. Bordeneuve, C. Tenailleau, S. Guillemet-Fritsch, R. Smith, E. Suard, A. Rousset, Solid State Sci. 2010, 12, 379.
35. a) A. I. Frenkel, Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 8163;
36. b) D. Koziej, Chem. Mater. 2016, 28, 2478.
37. a) K. J. J. Mayrhofer, D. Strmcnik, B. B. Blizanac, V. Stamenkovic, M. Arenz, N. M. Markovic, Electrochim. Acta 2008, 53, 3181;
38. b) K. A. Stoerzinger, M. Risch, B. Han, Y. Shao-Horn, ACS Catal. 2015, 5, 6021.
39. Z. Feng, W. T. Hong, D. D. Fong, Y.-L. Lee, Y. Yacoby, D. Morgan, Y. Shao-Horn, Acc. Chem. Res. 2016, 49, 966.
40. a) J. T. Mefford, X. Rong, A. M. Abakumov, W. G. Hardin, S. Dai, A. M. Kolpak, K. P. Johnston, K. J. Stevenson, Nat. Commun. 2016, 7, 11053;
41. b) J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, Y. Shao-Horn, J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B1263.
42. W. Sheng, H. A. Gasteiger, Y. Shao-Horn, J. Electrochem. Soc. 2010, 157, B1529.
43. Y. Lee, J. Suntivich, K. J. May, E. E. Perry, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 399.
44. T. W. Kim, M. A. Woo, M. Regis, K.-S. Choi, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2370.
45. G. Wu, J. Wang, W. Ding, Y. Nie, L. Li, X. Qi, S. Chen, Z. Wei, Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 1340.
46. J. E. Huheey, E. A. Keiter, R. L. Keiter, Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity, Harper & Row, New York 1997.
47. A. Grimaud, C. E. Carlton, M. Risch, W. T. Hong, K. J. May, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 25926.
48. Z. J. Zhang, Z. L. Wang, B. C. Chakoumakos, J. S. Yin, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1800.
49. S. Jung, C. C. L. McCrory, I. M. Ferrer, J. C. Peters, T. F. Jaramillo, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 3068.
50. B. Han, D. Qian, M. Risch, H. Chen, M. Chi, Y. S. Meng, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1357.
51. a) J. Rossmeisl, Z. W. Qu, H. Zhu, G. J. Kroes, J. K. Nørskov, J. Electroanal. Chem. 2007, 607, 83;
52. b) J. B. Goodenough, R. Manoharan, M. Paranthaman, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2076.
53. I. B. Bersuker, The Jahn–Teller Effect, Cambridge University Press, New York, 2006.
54. K. N. Ferreira, T. M. Iverson, K. Maghlaoui, J. Barber, S. Iwata, Science 2004, 303, 1831.
55. T. Nissinen, T. Valo, M. Gasik, J. Rantanen, M. Lampinen, J. Power Sources 2002, 106, 109.
56. C. Wei, Z. Feng, M. Baisariyev, L. Yu, L. Zeng, T. Wu, H. Zhao, Y. Huang, M. J. Bedzyk, T. Sritharan, Z. J. Xu, Chem. Mater. 2016, 28, 4129.