Mn₃O₄@CoMn₂O₄-CoₓOy nanoparticles : Partial cation exchange synthesis and electrocatalytic properties toward the oxygen reduction and evolution reactions
Luo, Zhishan (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Irtem, Erdem (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Ibáñez, Maria (ETH Zürich. Institute of Inorganic Chemistry)
Nafria, Raquel (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Martí-Sánchez, Sara (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Genç, Aziz (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
De La Mata, Maria (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Liu, Yu. (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Cadavid, Doris (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Llorca, Jordi (Universitat Politècnica de Catalunya. Institut de Tècniques Energètiques)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Andreu, Teresa (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Morante, Joan Ramon (Universitat de Barcelona. Departament d'Electrònica)
Cabot, Andreu (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats)

Date:	2016
Abstract:	Mn₃O₄@CoMn₂O₄ nanoparticles (NPs) were produced at low temperature and ambient atmosphere using a one-pot two-step synthesis protocol involving the cation exchange of Mn by Co in preformed Mn₃O₄ NPs. Selecting the proper cobalt precursor, the nucleation of CoₓOy crystallites at the Mn₃O₄@CoMn₂O₄ surface could be simultaneously promoted to form Mn₃O₄@CoMn₂O₄-CoₓOy NPs. Such heterostructured NPs were investigated for oxygen reduction and evolution reactions (ORR, OER) in alkaline solution. Mn₃O₄@CoMn₂O₄-CoₓOy NPs with [Co]/[Mn] = 1 showed low overpotentials of 0. 31 V at −3 mA·cm-2 and a small Tafel slope of 52 mV·dec-1 for ORR, and overpotentials of 0. 31 V at 10 mA·cm-2 and a Tafel slope of 81 mV·dec-1 for OER, thus outperforming commercial Pt-, IrO2-based and previously reported transition metal oxides. This cation-exchange-based synthesis protocol opens up a new approach to design novel heterostructured NPs as efficient nonprecious metal bifunctional oxygen catalysts.
Grants:	Ministerio de Economía y Competitividad ENE2013-46624-C4-3-R Ministerio de Economía y Competitividad MAT2014-59961 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2014-59961-C2-2-R Ministerio de Economía y Competitividad ENE2012-3651 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca FI-2013-B-0076 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2013BP-A00344 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-1638
Rights:	Tots els drets reservats.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Subject:	Cation exchange ; Cobalt oxide ; Colloidal ; Electrocatalysis ; Manganese oxide ; Nanoparticle ; OER ; ORR
Published in:	ACS applied materials & interfaces, Vol. 8, Issue 27 (July 2016) , p. 17435-17444, ISSN 1944-8252

DOI: 10.1021/acsami.6b02786

Post-Print 6 p, 1.6 MB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)
Articles > Research articles
Articles > Published articles