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Iron polyphthalocyanine sheathed multiwalled carbon nanotubes： A high-performance electrocatalyst for oxygen reduction reaction

引用

Nano Research 2016年第5期9卷 1497-1506页

作者： Xinxia wang Bin Wang Jun Zhong Feipeng Zhao Na Han Wenjing Huang Min Zeng Jian Fan Yanguang Li Institute of Functional Nano & Soft Materials (FUNSOM) Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials and DevicesSoochow University Suzhou 215123 China

The past decade has witnessed a rapid surge of interest in the research and development of non-precious metal-based electrocatalysts for the oxygen reduction reaction （ORR）. Until now, the best catalysts in acidic electrolytes have exclusively been Fe-N-C-type materials from high-temperature pyrolysis. Despite the ORR activities of metal phthalocyanine or porphyrin macrocydes having long been known, their durability remains poor. In this work, we use these macrocycles as a basis to develop a novel organic-carbon hybrid material from in-situ polymerization of iron phthalocyanine on conductive multiwalled carbon nanotube scaffolds using a low-temperature microwave heating method. At an optimal polymer- to-carbon ratio, the hybrid electrocatalyst exhibits excellent ORR activity with a positive half-wave potential （0.80 V）, large mass activity （up to 18.0 A/g at 0.80 V）, and a low peroxide yield （〈3%）. In addition, strong electronic coupling between the polymer and carbon nanotubes is believed to suppress demetallization of the macrocycles, significantly improving cycling stability in acids. Our study represents a rare example of non-precious metal-based electrocatalysts prepared without high-temperature pyrolysis, while having ORR activity in acidic media with potential for practical applications.

关键词： iron polyphthalocyanine carbon nanotubes organic-carbon hybrid oxygen reduction reaction electrocatalysis

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