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Another look at the often ignored role of oxygen functional groups in the oxygen reduction reaction: The promoting effect of carbonyls

Título
Another look at the often ignored role of oxygen functional groups in the oxygen reduction reaction: The promoting effect of carbonyls
Tipo
Artigo em Revista Científica Internacional
Ano
2025
Autores
Krzysztof Biernacki
(Autor)
Outra
Marc Florent
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
Alexandre L. Magalhães
(Autor)
FCUP
Teresa J. Bandosz
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
M. Fernando R. Pereira
(Autor)
FEUP
Revista
Título: CarbonImportada do Authenticus Pesquisar Publicações da Revista
Vol. 242
Página Inicial: 120449
ISSN: 0008-6223
Editora: Elsevier
Indexação
Publicação em ISI Web of Knowledge ISI Web of Knowledge - 0 Citações
Publicação em Scopus Scopus - 0 Citações
Outras Informações
ID Authenticus: P-018-V2Q
Abstract (EN): Despite the extensive research efforts on carbon-based electrocatalysts, the individual role of oxygen functional groups in the oxygen reduction reaction (ORR) has not been thoroughly clarified yet. A systematic investigation of possible relationships between the performance of progressively reduced graphene oxide (rGO) electrocatalysts in the ORR and their oxygen functional groups was accordingly conducted. rGO electrocatalysts with similar textural properties and crystalline structure, yet with different types and amounts of oxygen functional groups, were obtained by the thermal reduction of graphite oxide at different temperatures in the 400-800 degrees C range. The onset potential of an ORR, in an alkaline medium, became more negative with an increase in the reduction temperature of graphite oxide. Accordingly, the rGO electrocatalyst obtained at 400 degrees C performed best. Molecular modeling, through density functional theory (DFT) calculations, suggested that its superior performance is due to the highest amount of carbonyl groups at the surface of that electrocatalyst. The presence of those groups was shown to increase the chemical reactivity of adjacent carbon atoms and decrease the strength of interactions with O2 in the initial adsorption step, thus reducing the energy barriers for subsequent reduction steps. In fact, a linear dependence was found between an ORR onset potential and the concentration of carbonyls. Therefore, this study points out at carbon atoms adjacent to carbonyls as active centers for oxygen reduction, contributing to the advancement of knowledge on the role of oxygen functional groups in the ORR and to the design of enhanced metal-free carbon electrocatalysts.
Idioma: Inglês
Tipo (Avaliação Docente): Científica
Nº de páginas: 11
Documentos
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