SCOPUS
SCIE
Synergistic Coupling Derived Cobalt Oxide with Nitrogenated Holey Two-Dimensional Matrix as an Efficient Bifunctional Catalyst for Metal-Air Batteries
저자
Kim, Jeongwon ; Gwon, Ohhun ; Kwon, Ohhun ; Mahmood, Javeed ; Kim, Changmin ; Yang, Yejin ; Lee, Hansol ; Lee, Jong Hoon ; Jeong, Hu Young ; Baek, Jong-Beom ; Kim, Guntae
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
5502-5512(11쪽)
제공처
<P>Developing cost-effective, efficient bifunctional electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER) is the heart of metal-air batteries as a renewable-energy technology. Herein, well-distributed nanopolyhedron (NP) Co<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> grown on iron (Fe) encapsulated in graphitic layers on a nitrogenated, porous two-dimensional (2D) structure, namely, a C<SUB>2</SUB>N matrix, (NP Co<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB>/Fe@C<SUB>2</SUB>N), presents an outstanding bifunctional catalytic activity with a comparable overpotential and Tafel slope to those of benchmark Pt/C and IrO<SUB>2</SUB>. The rationally designed atomic configuration of Co<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> on the C<SUB>2</SUB>N matrix has a well-controlled NP morphology with a (111) plane, leading to bifunctional activities for the ORR and OER. Interestingly, the specific interaction between the NP Co<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> nanoparticles and the C<SUB>2</SUB>N matrix introduces synergistic coupling and changes the electronic configuration of Co atoms and the C<SUB>2</SUB>N framework. Benefiting from the synergistic coupling of Co<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> with the C<SUB>2</SUB>N matrix, the NP Co<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB>/Fe@C<SUB>2</SUB>N electrocatalyst exhibits exceptionally high stability and an even lower charge-discharge overpotential gap of 0.85 V at 15 mA cm<SUP>-2</SUP> than that of the Pt/C+IrO<SUB>2</SUB> catalyst (1.01 V) in Zn-air batteries. This work provides insights into the rational design of a metal oxide on a C<SUB>2</SUB>N matrix for bifunctional, low-cost electrochemical catalysts.</P>
[FIG OMISSION]</BR>
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