Single-atom Cerium Sites Designed for Durable Oxygen Reduction Reaction Catalyst with Weak Fenton Effect

doi:10.7503/cjcu20220294

Abstract

Abstract:

Metal-Nitrogen-Carbon（M-N-C） materials has hitherto been the most promising alternative to platinum for catalyzing the oxygen reduction reaction. However， severe degradation issues have been reported under operando testing condition， such as free radical attack generated by the Fenton reaction and the leaching of active sites， which restricted the further advance of M-N-C catalysts. Herein， single-atom Ru，Ce-N-C catalyst with Ru-N _x active sites with weak fenton effect and Ce-N _x sites as free radical scavenger was synthesized. The results indicated that Ru， Ce-N-C catalyst exhibits excellent oxygen reduction reaction（ORR） activity［E_1/2=0.78 V（vs. RHE）］ and outstanding stability（8 mV negative shift after 30000 cycles）， which is superior to Fe-N-C catalyst. The electron transfer number（n） of Ru， Ce-N-C was 3.98， and the average H₂O₂ yield for Ru， Ce-N-C was less than 5%. This work opens the new path for improving the durability of M-N-C catalysts in fuel cells.

Key words: Oxygen reduction reaction, Single-atom catalyst, Stability, Fenton reaction, Free radical scavenging

CLC Number:

O646

TrendMD:

CHU Yuyi, LAN Chang, LUO Ergui, LIU Changpeng, GE Junjie, XING Wei. Single-atom Cerium Sites Designed for Durable Oxygen Reduction Reaction Catalyst with Weak Fenton Effect[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(9): 20220294.

Figures/Tables 7

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