氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能

采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征，利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明，葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合，并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构；其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂，在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm^?2)，以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比，NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性，且制备成本较低，具有广阔的应用前景。     

硫掺杂三维多孔石墨烯/无定形碳复合材料的制备及其析氧性能研究

以氧化石墨烯(GO)、硫脲、蔗糖作为原料,通过水热反应和高温退火制备了S掺杂三维多孔石墨烯和无定形碳交替的类三明治结构材料(SGC)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)等对样品形貌和结构等进行分析表征,使用CHI 760E电化学工作站对样品进行电催化析氧性能(OER)测试。结果表明,当添加的蔗糖含量达到300 mg时,样品(SGC300)中的活性位点最多,性能达到最高。SGC300样品在电流密度为10 mA/cm²时,所需的过电位仅为470 mV,其塔菲尔斜率也比较小,而且该催化剂在循环2 000次后,电位损失为17 mV,显示了较好的催化活性和稳定性。     

硫掺杂三维多孔石墨烯/无定形碳复合材料的制备及其析氧性能研究

以氧化石墨烯(GO)、硫脲、蔗糖作为原料,通过水热反应和高温退火制备了 S掺杂三维多孔石墨烯和无定形碳交替的类三明治结构材料(SGC).通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)等对样品形貌和结构等进行分析表征,使用CHI 760E电化学工作站对样品进行电催化析氧性能(OER)测...     

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2.结果 表明:HNG/MnO2在0.5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70％的比电容.将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0.5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62％.此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90.8％的初始容量.     

氮掺杂多孔碳的制备及其电容性能

氮掺杂多孔碳(NPC)电极材料具有特殊的多孔结构,导致其比表面积高,化学稳定性好,同时电容性能良好,然而导电性差,能量密度低等因素也限制了其实际应用。以天然产物为碳源,经高温热解产生碳化残渣,将这些残渣经筛分,与氢氧化钾和三聚氰胺一起混合、研磨,然后再经过高温焙烧、洗涤、烘干后得到NPC样品。该样品外观为黑色粉末,在扫描电镜下观察其形貌呈现多孔状,氮元素含量达到6.45wt%。将NPC与乙炔黑、聚偏氟乙烯按8∶1∶1的质量比制成电极压片,可组装成对称型超级电容器。在两电极体系下,以6M KOH为电解液,通过恒电流充放电(GCD)和循环伏安(CV)测试表明:电流密度为0.1A/g时,组装的超级电容器的比电容达到145F/g,而且当功率密度为50W/kg时,能量密度可达到20Wh/kg。经1000次循环充放电后,其比电容仍然保持96.9%,库仑效率基本稳定在99%,说明NPC具有优良的电容特性和循环稳定性。     

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯（GO）、硝酸钴［Co(NO₃)₂］、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭（NC）复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积（380.5m²/g）和高掺氮质量分数（6.29%）,并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。     

Fe_2O_3/氮掺杂多孔碳的制备及催化性能

多孔碳材料负载过渡金属氧化物因其环境友好、成本低、具有较好的催化性能等优点,被广泛应用于各类有机化学反应中。本文首先制备了Fe_2O_3纳米颗粒/氮掺杂多孔碳催化剂,进而利用Ullmann C-N偶联反应,研究了氮掺杂多孔碳材料载体在催化剂方面的作用,评估了其对不同底物的催化性能,并对其循环使用性能进行了测试。结果表明,Fe_2O_3/氮掺杂多孔碳对Ullmann C-N偶联反应中的几类反应的催化活性较高,可以达到90%以上,且具有较好的稳定性。     

硼/氮共掺杂多孔碳纳米片的制备及其电化学性能

以煤系腐殖酸铵为前体,硼酸为多功能助剂,在700℃和800℃下一步炭化成功制备了B/N共掺杂多孔碳纳米片,并考察了其用作超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明,该B/N共掺杂多孔碳纳米片具有发达的孔结构和较高的中孔率（36.15%和40.84%）,富含氮（6.04%和6.01%）、硼（3.97%和4.18%）、氧（17.01%和16.87%）等杂原子,赋予相应电极材料较好的导电性、良好的润湿性和快速的离子扩散性能。BNHC-700和BNHC-800在0.05A/g电流密度下的比电容分别为114F/g和118F/g,后者还具有优异的倍率性能（5A/g下的比电容保持率高达75.21%）。BNHC-700和BNHC-800的循环稳定性良好,在2.5A/g电流密度下10000次恒流充放电后的比电容保持率分别高达99.84%和98.57%。     

氮掺杂石墨烯负载八面体氧化亚铜复合材料的制备及其电催化性能

采用改良的Hummers方法制备出氧化石墨烯(GO),接着利用氮气流通过浓氨水将氨气载入管式炉中,与氧化石墨烯混合。在此过程中,氧化石墨烯表面的含氧官能团发生分解、脱离形成活性中心,与浓氨水发生相互作用,从而实现氮的掺杂,同时氧化石墨烯在高温下被还原成石墨烯,最终形成氮掺杂石墨烯N-rGO。采用化学沉淀法将N-rGO与硫酸铜溶液混合,在还原剂水合肼的作用下八面体氧化亚铜被负载到氮掺杂石墨烯上形成复合材料Cu_2O-N-rGO。通过XRD、SEM和XPS手段对其进行表征分析,结果表明氮原子在石墨烯骨架上以吡咯氮、吡啶氮和石墨氮的形式存在,形成的八面体氧化亚铜被均匀地负载到N-rGO表面。采用循环伏安法和计时电流法对该复合材料Cu_2O-N-rGO的催化性能进行测试,实验结果表明,合成的复合材料Cu_2O-N-rGO对葡萄糖和过氧化氢有良好的催化性能。     

珊瑚状氮掺杂多孔碳的制备及其超电容性能

在三聚氰胺为氮源、碳酸钾为活化剂的条件下,由菜籽饼制得了珊瑚状氮掺杂分级多孔碳(CNPCs)。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、氮吸脱附等表征手段,研究了三聚氰胺的用量对CNPCs微观形貌、组成及孔隙结构的影响。结果表明,当三聚氰胺的用量为2 g时,所得CNPC2的比表面积达2050 m2·g-1。以6 mol·L-1KOH为电解液,在0.05 A·g-1的电流密度下,CNPCs的比容可达274 F·g-1;当电流密度为50 A·g-1时,CNPCs的比容为169 F·g-1,显示了优异的倍率性能。经过10000次充放电测试后,比容保持率达96%,展现了良好的循环稳定性。此工作为从生物质大规模生产高性能储能用多孔碳材料提供了一种简单、绿色的方法。     

氮掺杂碳纳米片@钴复合材料的制备及催化性能

氨基葡萄糖盐酸盐由水热法合成了氮掺杂碳纳米片,负载钴纳米粒子,制备了氮掺杂碳纳米片@钴复合材料。该复合材料能够高效催化Na BH4水解制氢,催化产氢速率高达14.69 L·min-1·g-1。同时研究了其催化水解反应动力学,测得表观活化能为33.41 k J·mol-1。     

煤基富氮层级多孔碳制备及其催化脱硫性能

以煤加工副产物煤焦油中蒽油馏分为碳源、多巴胺为氮源,基于纳米碳酸钙球模板在碳化过程中发生的诱导自活化作用,一步共碳化制得氮掺杂多孔碳（NPCs）材料。通过元素分析、低温氮气吸附-脱附测试、扫描及透射电镜表征,结果表明,NPCs材料的氮元素掺杂量高,且具有发达的微孔-介孔梯级孔道结构。结合室温下催化硫化氢选择性氧化为单质硫的反应性能评价,发现改变模板剂用量、碳/氮源投料比和碳化温度,可调控NPCs材料的氮掺杂量（质量分数6.4%~21.3%）、比表面积、孔道结构发达程度及相应的定向转化硫容,最佳工艺条件下合成样品的饱和硫容高达5.8 g H₂S/(g催化剂)。     

生物质氮掺杂多孔碳高效催化还原4-硝基苯酚

采用生物质作为碳源,用尿素作为氮源进行掺氮,合成了一种生物质氮掺杂多孔碳催化剂。用4-硝基苯酚通过硼氢化钠还原为4-氨基苯酚作为基准反应,来衡量催化剂的催化效果。结果表明,生物质氮掺杂多孔碳催化剂具有高效的催化作用,并探究了退火温度对催化剂性能的影响。其中,800-NPC具有最高催化性能,能在4 min内将4-硝基苯酚完全还原。通过形貌表征,说明了催化效果高可能与催化剂有序多孔的结构有关。     

Pd纳米线/Pt纳米粒子复合材料的制备及其氧还原催化性能

利用氧化铝模板法结合恒电位法制备了钯纳米线, 再结合循环伏安法制备了Pd纳米线/Pt纳米粒子复合材料, 用扫描电子显微镜观察了所制备的复合材料的形貌, 用能谱仪确认了复合材料的成分, 利用循环伏安和线性扫描测试了复合材料的氧还原催化性能。研究结果发现, 复合材料表现出优于纯铂和纯钯的催化性能, 氧还原峰电流分别比纯铂纳米颗粒和纯钯纳米线的高了8.1倍和2.1倍, 氧还原的起峰电位比铂纳米粒子的正移了140mV。     

铋/氮掺杂活性炭的制备及其催化还原对硝基苯酚的性能

分别以氨水、水合肼和尿素为氮掺杂剂,通过水热和高温处理对活性炭(AC)进行了氮掺杂,得到氮掺杂活性炭(NAC)。以NAC为载体负载铋制备了催化剂Bi/NAC。用X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对催化剂进行表征。结果表明,氮成功掺杂在AC中,以水合肼为掺杂剂制备的NAC含氮最多。以硼氢化钾还原4-NP为模型反应,考察了催化剂的活性。以水合肼为氮掺杂剂制备的催化剂活性最高、重复性最好。     

SnS_2/氮掺杂多孔炭网络复合材料的制备及其电化学性能研究

二硫化锡(SnS_2)是一种受到广泛关注的高比容量和低成本的锂离子电池负极材料,但SnS_2在充放电过程中存在体积变化大,电导率低的问题。为了解决该问题,利用NaCl晶体为模板借助冷冻干燥的方法制备出纳米SnS_2片镶嵌氮掺杂多孔炭网络复合材料(SnS_2/N-CN)。材料中SnS_2纳米片的厚度为6～10 nm,均匀地镶嵌在多孔炭网络中。SnS_2/N-CN电极在0.1 A/g的电流密度下循环100次依旧保持813.7 mA·h/g的高可逆比容量,在3 A/g的电流密度下拥有436.7 mA·h/g的比容量,是一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。     

高氮掺杂多孔炭材料的制备及其氧化还原性能研究

催化剂是影响燃料电池阴极氧化还原反应(ORR)的重要因素。铂等贵金属可以作为有效的ORR催化剂,但其资源有限,价格高昂。氮掺杂多孔炭材料(NPC)具有价格低、导电性高等突出优点,使其成为当前金属铂催化剂的重要替代材料。本研究采用细乳液聚合合成聚丙烯腈(PAN)微球,然后浸渍挥发性电解质ZnCl_2溶液,经预氧化、炭化制得高氮掺杂多孔炭材料(NPC)。ZnCl_2作为活化剂兼具溶剂和活化扩孔双重作用,炭化时ZnCl_2的挥发增加了NPC的孔隙率,制备出的NPC比表面积大(1 776 m~2/g),含氮量高(10%)。用于ORR,起始电位为0.9 V vs RHE,电子转移数约为4,说明NPC具有良好的氧化还原性能。     

氮掺杂多孔碳材料的制备及其用于CO2的催化转化

以烟酸为碳源和氮源,氢氧化钾为活化剂,通过高温碳化制备了一种氮掺杂多孔活性碳材料.通过BET、XRD、XPS、SEM和元素分析对催化剂进行表征,结果表明该催化剂具有高比表面积和高含氮量.研究了其在CO2和氧化苯乙烯环加成反应中的催化性能,在无溶剂、温和条件下可高效催化转化CO2,最佳反应条件为1 bar、100℃和8 ...     

还原石墨烯/硫化镉纳米棒复合材料制备及其光催化性能

为调控硫化镉尺寸和形貌,采用水热法合成了还原型氧化石墨烯/硫化镉纳米棒(RGO/Cd S)复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等方法对产物进行了表征。通过调节硫化镉颗粒成核和生长速度,在乙二胺溶剂中水热合成了结构规整的硫化镉纳米棒及与石墨烯的复合材料。紫外分析表明,RGO/Cd S禁带宽度为2.81 e V。光催化降解实验表明,RGO/Cd S对甲基橙具有良好的光催化降解作用,当甲基橙溶液质量浓度为20 mg/L、RGO/Cd S用量为0.2%(质量分数)时,在可见光下反应480 min,甲基橙降解率可达96.3%。RGO/Cd S在光催化氧化处理废水领域具有潜在的应用价值。