Gesamt‐Sauerstoff‐Elektrokatalyse auf stickstoffmodifizierten Kohlenstoffkatalysatoren: Identifizierung aktiver Zentren und In‐situ‐Beobachtung reaktiver Zwischenprodukte

• DOI: 10.1002/ange.202012615
• Publication Date: 2020-11-05T11:10:44Z
• Authors: Yangming Lin; Zigeng Liu; Linhui Yu; Gui‐Rong Zhang; Hao Tan; Kuang‐Hsu Wu; Feihong Song; Anna K. Mechler; P. Philipp M. Sch...; Qing Lu; Bingsen Zhang; Saskia Heumann
• Keywords: 01 natural sciences; 0104 chemical sciences

AbstractDas mechanistische Verständnis der aktiven Zentren, adsorbierten Zwischenprodukte und geschwindigkeitsbestimmenden Schritte (RDS) von N‐modifizierten Kohlenstoffkatalysatoren in der elektrokatalytischen Sauerstoffreduktion (ORR) und der Sauerstoffentwicklung (OER) ist wegen der unvermeidlichen Koexistenz verschiedener N‐Konfigurationen und der technischen Beschränkungen bei der Beobachtung gebildeter Zwischenprodukte noch immer umstritten. Hier werden sieben Arten aromatischer Moleküle mit je einer einzelnen N‐Spezies als Modellstrukturen verwendet, um die explizite Rolle jeder üblichen N‐Gruppe bei der ORR sowie der OER zu untersuchen. Insbesondere wird die dynamische Entwicklung der aktiven Zentren und der wichtigsten adsorbierten Zwischenprodukte einschließlich O2(ads), Superoxidanion O2−* und OOH* mit In‐situ‐Spektroskopie beobachtet. Wir schlagen vor, dass die Bildung von *OOH‐Spezies aus O2−* (O2−*+H2O→OOH*+OH−) ein möglicher RDS während des ORR‐Prozesses ist, da die Erzeugung von O2 aus OOH*‐Spezies der wahrscheinlichste RDS während des OER‐Prozesses ist.