Fe/N共掺杂生物质活性炭提升氧化还原性能

以梧桐木屑为原料,采用湿混法与一定量KOH搅拌并干燥,在氮气氛围下高温活化制备生物质活性炭。选取工艺优化后的活性炭掺杂铁氮元素,二次高温煅烧后形成Fe-N-C型非贵重金属催化剂。得出木屑生物质活性炭在活化温度为800℃,碱料比1∶3下比表面积为2051.8 m²·g^-1,总孔容为1.23 cm³·g^-1;通过进一步掺杂铁氮元素获得的催化剂材料拥有良好的ORR(氧还原反应)活性(初始电位-0.03 V、半波电位-0.10 V和极限电流4.2 mA/cm²)、耐甲醇性和稳定性,可以在能源领域中被广泛的应用。     

钴氮共掺杂生物质活性炭提升氧化还原催化剂性能北大核心CSCD

采用新鲜海带为原料,先真空冷冻干燥,粉碎过筛后与一定量KOH干混,高温活化制备生物质活性炭,选取优化后的活性炭掺杂钴氮元素,经过高温煅烧形成Co-N-C型非贵重金属催化剂.结果表明,海带基生物质活性炭在活化温度为800℃,活化时间60 min下比表面积为2071. 72 m2/g,总孔容为1. 20 cm3/g,产率为25. 06%;该生物质活性炭掺杂钴氮元素获得的催化剂材料拥有很好的ORR(氧还原反应)活性、耐甲醇性和稳定性,可以被广泛的应用在能源领域.     

钴氮共掺杂生物质活性炭提升氧化还原催化剂性能

采用新鲜海带为原料,先真空冷冻干燥,粉碎过筛后与一定量KOH干混,高温活化制备生物质活性炭,选取优化后的活性炭掺杂钴氮元素,经过高温煅烧形成Co-N-C型非贵重金属催化剂.结果表明,海带基生物质活性炭在活化温度为800℃,活化时间60 min下比表面积为2071.72 m²/g,总孔容为1.20 cm³/g,产率为25.06%;该生物质活性炭掺杂钴氮元素获得的催化剂材料拥有很好的ORR (氧还原反应)活性、耐甲醇性和稳定性,可以被广泛的应用在能源领域.     

铁氮掺杂活性炭载体增强碳载铂基催化剂氧还原反应稳定性EI北大核心CSCD

修饰和改良载体是改善质子交换膜燃料电池阴极铂基催化剂性能的主要途径。以铁氮(FeN)掺杂活性炭(Black Pearl 2000,BP)为载体,获得负载型铂基催化剂。使用电化学方法对催化剂的氧还原反应活性以及稳定性进行测试,采用X射线衍射仪、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等分析手段对载体及催化剂结构进行表征。结果表明:Pt/FeN-BP催化剂与商业Pt/C催化剂的起始电位均为0.94 V,具有相当的氧还原反应初始活性;老化测试后,Pt/FeN-BP催化剂与商业Pt/C催化剂的起始电位损失分别约为10,30 mV,半波电位损失分别约为5,60 mV,Pt/FeN-BP催化剂的稳定性明显优于商业Pt/C催化剂。这是因为,铁氮掺杂碳载体具有适中的比表面积和孔径大小,Pt颗粒在载体上以小粒径的状态存在且老化测试后Pt颗粒无团聚现象,以及载体与Pt颗粒之间可能存在一定的相互作用。     

N、Fe共掺杂纳米TiO2的制备和性能

以钛酸丁酯为钛源,用醇热法制备了N、Fe单掺杂及共掺杂纳米TiO₂。对样品的晶型结构、表面形貌、比表面积、紫外可见吸收、光致发光和分解水制氢催化性能分别进行了表征。结果表明,在500℃退火的N、Fe共掺杂TiO₂样品均为锐钛矿相棱形纳米颗粒,分散性较好,平均粒径约20 nm;N、Fe共掺杂的摩尔分数分别为5.0%和2.0%时,样品具有良好的可见光吸收活性,对光的吸收从387 nm（未掺杂锐钛矿相TiO₂）红移至510 nm处。主要原因可能是,N和Fe共掺杂在其禁带中产生杂质能级,导致其禁带宽度减小;N、Fe单掺杂及共掺杂改性,有效抑制了电子-空穴的复合,提高了光生载流子的分离效率;在可见光下（λ>400 nm）N、Fe共掺杂TiO₂具有较高的光催化分解水制氢活性,氢气生成速率为299.2μmol·g^-1·h^-1。     

ZIFs材料对Fe/N/C催化剂氧还原性能的影响

过渡金属/氮/碳(M/N/C)催化剂是替代铂基催化剂用于氧还原反应(ORR)的理想材料。沸石咪唑骨架(ZIFs)材料结合了无机沸石的高稳定性和MOFs材料的高比表面积、高孔隙率及可调孔结构等特点,是制备M/N/C催化剂的优良前驱体。本工作以FeSO₄·7H₂O为铁源,1,10-菲啰啉为氮源,探究不同ZIFs材料对FeN/C-Z_x催化剂ORR性能的影响。通过X射线衍射、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜等对催化剂进行结构表征,使用线性扫描伏安法对催化剂ORR催化活性进行测试。结果表明：FeN/C-Z₈催化剂表现出最佳的ORR活性,具有较小的Tafel斜率(64.98 mV/dec)且反应过程是近四电子过程;在经过25 000次循环后,FeN/C-Z₈催化剂的半波电位仅有20 mV的负移,表现出良好的稳定性。FeN/C-Z₈催化剂中存在的Fe₃C化合物可有效提高催化剂的催化性能;Zn²⁺在碳化过程中挥发使FeN/...     

铁氮共掺杂介孔碳材料的简易制备及其氧还原反应催化性能

氧还原反应(ORR)是燃料电池阴极重要的电化学反应过程,其自发反应进程缓慢,对氧还原反应起高效催化作用的催化剂面临价格昂贵、合成流程复杂、污染环境等问题,因此探索合成简单、环境友好的氧还原催化剂制备方法具有重要意义。铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC)是一种有巨大应用价值的非贵金属氧还原反应催化剂。本工作通过在马弗炉中的半封闭体系内高温碳化小分子前驱体得到介孔碳材料(MC_M),再把获得的MC_M与铁盐混合在管式炉中高温处理制备得到铁氮共掺杂介孔碳材料(Fe-N/MC_MT)。该方法热解条件简单,无需模板剂和NH₃、HF等有毒物质。由于MC_M含有较高的氮和氧元素,有利于提升介孔碳材料表面的亲水性和配位能力,通过MC_M和铁盐制备出的Fe-N/MC_MT含有丰富的、催化ORR的Fe-N_x活性位点,其起始电位和半波电位分别为0.941和0.831 V(vs RHE),比商业化Pt/C催化剂的起始电位和半波电位分别正34和16...     

Fe掺杂ZnO/TiO2光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂ZnO/TiO2纳米催化剂粉体,利用多种技术手段对样品的组成、形貌、表面化学态、光学性能等进行表征分析,同时通过降解甲基橙溶液来评价样品的光催化性能.研究结果表明,掺杂Fe能稳定ZnO/TiO2的锐钛矿相,细化催化剂颗粒,并且促进光的吸收带隙红移.Fe-ZnO/TiO2的光催化活性相比Ti...     

Pb、N和Fe共掺杂光催化剂制备及处理大红染料废水的应用

采用溶胶-凝胶法制备出Pb、N和Fe共掺杂TiO2光催化剂。通过大红染料溶液的光催化降解反应,考察了制备和反应条件对共掺杂TiO2催化剂活性的影响。结果表明:在500℃,当Pb、N和Fe与Ti的原子比为0.7∶1.5∶0.6∶100,焙烧2h,TiO2光催化剂活性最大,大红染料的降解率达到99%。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

Fe、S共掺杂纳米TiO2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,以硫脲和三氯化铁为掺杂剂,制备了Fe-TiO2、S-TiO2和S-Fe-TiO2纳米光催化剂.通过XRD、SEM等方法对掺杂纳米TiO2进行了表征,以甲基橙为模型化合物对纳米TiO2粉体的光催化活性进行了评价.结果表明;纯TiO2、掺Fe-TiO2粉体全部为锐钛矿相,S-TiO2粉体中金红石相占8.1%,S-Fe-TiO2粉体中金红石相占26.9%.S和Fe、S共掺杂引起金红石相变温度的降低.掺Fe的纳米TiO2粉体粒子团聚少,分散要均匀,掺S和Fe、S共掺的TiO2粉体颗粒团聚现象较严重.S-TiO2和Fe-TiO2光催化荆在紫外光和日光灯下光催化活性都较好,而Fe-S-TiO2光催化活性没有提高.     

氮掺杂氧化石墨烯的制备及其氧还原催化性能研究

以腺嘌呤为掺杂氮源,以均苯三酸为辅助碳源,采用水热法对多层氧化石墨烯进行氮掺杂,在惰性气氛下煅烧得到氮掺杂氧化石墨烯(NGO),重点研究了腺嘌呤用量对产物的氧还原催化性能的影响。利用上海辰华电化学工作站,采用线性扫描伏安法对其氧还原催化性能进行测试分析,并利用Koutecky-Levich方程对其氧还原电子转移数进行计算。结果表明,以腺嘌呤作为氮源能够大幅度地提高氧化石墨烯的催化性能,当腺嘌呤用量为6 mmol时,所制得的氮掺杂氧化石墨烯NGO-3的催化性能最好,催化氧气还原以4e~-途径进行。     

N、La共掺杂TiO2的微观结构及性能

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了N、La共掺杂TiO2的晶体结构、电子结构和光学性质,计算结果表明,掺杂后TiO2的晶格常数、原子间的键长和原子电荷都发生了变化,导致掺杂后的八面体偶极矩增加,从而有利于光生电子-空穴对的分离,提高TiO2的光催化性能,且共掺杂后带隙减小,导致光吸收带边红移到可见光区,而电子在La的5d轨道之间的跃迁使共掺杂TiO2在可见光区有较好的光吸收特性。     

钴,氮共掺杂多孔炭用于高性能氧还原电催化剂

钴和氮共掺杂炭催化剂(Co-NC),由于成本低廉和资源丰富而备受关注,但其低的氧还原反应(ORR)活性和对氧气的双电子(2e-)还原生成H2O2的高选择性,进一步影响了其在燃料电池中的应用.因此,Co-NC催化剂是通过在650、750和850℃下热解CoCl2和壳聚糖的混合物(用ZnCl2预处理),然后用HNO3洗涤并...     

N、Fe双掺杂的纳米TiO2制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了N、Fe双掺杂的纳米TiO2光催化材料.借助XRD、XPS对制备的光催化材料进行表征,并通过晶粒尺寸、晶粒比表面积和晶格畸变率等的分析,研究了N、Fe双掺杂对TiO2性能的影响.研究结果表明,N、Fe双掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变,明显延缓了TiO2相的转移;N、Fe双掺杂可明显减小晶...     

Fe/Co/N/MWCNTs催化剂的制备及性能

将掺杂铁离子的聚苯胺(PANI)与碳纳米管(MWCNT)复合物在900℃加热,得到含铁的催化剂FeNC;然后将含钴盐的FeNC在不同温度下焙烧,得到复合催化剂FeCoNC。对催化剂的表观结构、比表面积、热稳定性、组成以及氧还原(ORR)电催化活性进行表征,研究了焙烧温度和氮含量等因素对其催化活性的影响。结果表明:随着焙烧温度的升高,催化剂的表面结构趋于均匀,焙烧温度为500℃的催化剂表面结构最为均匀平整,高于500℃时出现烧结;较高的氮含量能改善催化剂的ORR电活性。焙烧温度为500℃的催化剂对ORR的电催化活性最高,在酸性和碱性溶液中ORR的起始电位分别为0.63和-0.12 V(vs SCE),电流密度分别为11.67和9.83 mAmg-1@-0.3 V(vs SCE),并具有较好的热稳定性和催化活性稳定性。分步加入Fe和Co,并在加Co后在500℃焙烧得到的催化剂对ORR具有优异的电催化活性。     

二次掺杂制备聚苯胺/石墨烯/碳纳米管复合材料及其防腐性能EI北大核心CSCD

在高氯酸体系中通过原位聚合将苯胺(ANI)单体分别与还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)制备了一次掺杂态产物PANI/RGO和PANI/CNTs,产物分别经氨水解掺杂后,在高氯酸体系中经二次掺杂制备得到二次掺杂态聚苯胺/石墨烯/碳纳米管(Redoped PANI/RGO/CNTs)复合材料。通过扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和紫外光谱对其不同产物形貌和结构进行表征,通过电化学工作站测试了不同产物在3.5%NaCl溶液的防腐蚀性能。结果表明,在RGO与ANI质量比为1:20、CNTs与ANI质量比为1:20时,二次掺杂态产物中聚苯胺纳米纤维可分别在RGO和CNTs上均匀生长并形成网状结构,纤维长度达到850 nm,形貌均一,其防腐蚀性能最优异,缓蚀效率可达81.79%。通过二次掺杂将PANI/RGO和PANI/CNTs复合制备Redoped PANI/RGO/CNTs材料,可有效避免石墨烯和碳纳米管在制备复合材料过程中的团聚,得到结构规整、防腐性能更优异的复合材料。     

La、Fe共掺杂TiO2/膨润土的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了La、Fe共掺杂TiO2/膨润土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等测试技术对其进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对TNT废水的光催化降解,考察其光催化活性。结果表明,La、Fe的共掺杂抑制了TiO2的晶型转变和晶粒生长,增强了复合材料的吸光性能;适量的La、Fe共掺杂能提高复合材料的光催化性能,当La与Fe的掺杂量分别为0.5%和0.05%(摩尔分数),煅烧温度为400℃时,其光催化活性达到最佳效果。