熔盐法制备氮掺杂多孔炭及其催化脱硫性能（英文）

采用熔融盐合成技术,以生物质葡萄糖和富氮三聚氰胺为前驱体,成功制备得到具有发达孔隙结构(BET表面积:1355 m~2/g)和极高氮掺杂量(20.73wt%)的氮掺杂多孔炭材料。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,多孔炭材料中的氮原子主要以吡咯及吡啶构型存在,这两种形态的氮原子有利于硫化氢的吸附及催化氧化。在常温、常压下,所制备氮掺杂多孔炭对硫化氢非金属催化转化为单质硫的脱除硫容高达1.10 g/g。该合成方法简便易行,有望实现氮掺杂多孔炭材料的批量和廉价制备,合成的氮掺杂多孔炭在污染物控制领域应用潜能巨大。     

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...     

盐辅助原位制备氮掺杂多孔炭提高储钾容量和循环稳定性

钾离子电池因其较高的能量密度和丰富的钾资源,具有成为大规模储能设备的潜力.但钾离子的半径较大引起的可逆容量低和循环稳定性等问题限制了钾离子电池的实际应用.在本项工作中,我们将前驱体细菌纤维素浸泡在作为造孔剂和掺杂剂的Mg(NO3)2溶液中,经炭化和酸洗处理后,制备出氮掺杂细菌纤维素基炭材料(NBCC).该材料有相互连接...     

明胶基氮掺杂大孔容多孔炭的制备及在锂硫电池硫正极中的应用

以富含氨基酸的明胶为前驱体、二氧化硅和冰为双模板,通过冷冻干燥法制备得到了高氮掺杂的大孔容多孔炭材料(GPC),将其作为正极硫载体.通过调整模板的配比,调控了GPC材料的孔道结构和孔容.多硫化锂吸附实验表明,氮掺杂的GPC材料对多硫化锂具有较强的化学吸附能力.电化学测试结果表明,氮掺杂有利于加快硫的还原反应动力学,从而...     

高性能超级电容器用高载量N掺杂层状多孔炭电极

在保持快速充/放电特性的同时,提高超级电容器的能量密度将极大地扩展其应用领域.本文以野生箩藦壳为碳源、ZnCl2为活化剂、NH4Cl)为氮源,通过一步法制备了氮掺杂层状多孔炭(NPCM)作为高性能超级电容器电极材料.该NPCM材料具有高的电导率、较高的离子可接触比表面积和快速的离子传输通道,显示出高质量比容量(457 ...     

氮掺杂多孔碳材料的制备及其吸附性能研究

采用细乳液聚合法制备了聚丙烯腈(PAN)微球,以其作为氮掺杂多孔碳材料(NPC)的前驱体,经ZnCl_2溶液浸渍后,分别在450℃、600℃和700℃这3个不同温度下碳化制得多孔碳材料NPC-H450、NPC-H600和NPCH700。采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N_2吸附-脱附等方法对样品进行表征。研究了NPC对CO_2和Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:所制备的多孔碳材料NPC-H450、NPC-H600和NPC-H700的比表面积大,分别为1114m~2/g、1644m~2/g和931m~2/g;氮含量高,质量分数分别为11.33%、12.12%和13.35%。制备的NPC对CO_2及Cu~(2+)均有良好吸附的性能。在0℃、1atm条件下,NPC-H450对CO_2的吸附量为3.40mmol/g,NPC-H700在常温下对Cu~(2+)24h的吸附量可达62.88mg/g。     

氮掺杂TiO2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

以钦酸四丁酯和尿素为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2凝胶前驱体,干燥后在不同温度下进行热处理得到氮掺杂TiO2纳米粉体;以XRD,XPS,UV-Vis DRS等方法对氮掺杂TiO2纳米粉体的晶相、成分和光学性能进行了分析.结果表明,氮元素在TiO2晶格中主要以间隙掺杂形式存在,随着热处理温度升高和时间延长,TiO2...     

氮掺杂二氧化钛纳米管制备与光催化性能

以多孔氧化铝为模板,采用溶胶凝胶法制备出二氧化钛纳米管,在氨气气氛下进行了氮掺杂。用TEM、XRD、DRS等对其进行了表征,并通过降解碱性藏花红溶液研究了其光催化的性能。结果表明,用模板法制备的二氧化钛纳米管管径均匀、可控且排向一致,从DRS光谱可以推测出氮掺杂后的二氧化钛纳米管在可见光区有较强的吸收,并且与二氧化钛纳米管相比氮掺杂的二氧化钛纳米管的降解碱性藏花红溶液的效率更高。     

碳负载氮掺杂纳米碳化钨电催化剂的制备及析氢性能

碳化钨(WC)是高成本和资源稀缺铂基催化剂的优良替代品.以偏钨酸铵(AMT)、葡萄糖(C6H12O6)和二氰二胺(DCDA)为W、C和N源,采用简易的NaCl/KCl熔融盐一步碳化法制备碳负载氮(N)掺杂WC@NC纳米晶粒.利用XRD、SEM、TEM、XPS、电化学工作站对催化剂的物相、形貌及电催化析氢性能进行表征.结果表明,WC@NC由碳片和WC组成,颗粒分布均匀,纳米颗粒平均直径为10～30 nm.WC@NC在0.5 mol/L H2SO4电解液中电流密度为10mA/cm2的过电位是132mV,塔菲尔斜率为64.2mV/dec.经过5000次循环伏安测试和25h持续电解析氢测试后,线性扫描伏安(LSV)曲线和电流密度均无明显变化,表现出非常高的稳定性.     

氮掺杂炭材料在锂离子电池负极的研究进展（英文）

硬碳、活性炭、碳纳米管（CNTs）、石墨烯、多孔炭和炭纤维等炭材料替代锂离子电池的石墨阳极是目前的研究热点。与石墨相比,这种材料已表现出更好的储锂电化学性能,但仍有待进一步发展空间。其中一种有效的方法是在炭材料结构中加入杂原子（例如氮）,提高其作为锂离子负极时的电化学性能。本综述首先描述了氮掺杂如何对锂离子电池的性能产生积极影响,并举例说明了氮掺杂炭材料的优势。然后,比较了不同N掺杂炭材料中的X射线光电子能谱和扫描隧道显微镜的表征结果,通过统计分析了掺氮量对掺氮碳材料比容量的影响。     

Thermally Stable Metal‐Organic Framework‐Templated Synthesis of Hierarchically Porous Metal Sulfides: Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production

Porous nanostructured materials are demonstrated to be very promising in catalysis due to their well accessible active sites. Thermally stable metal‐organic frameworks (MOFs) as hard templates are successfully utilized to afford porous metal oxides and subsequently metal sulfides by a nanocasting method. The resultant metal oxides/sulfides show considerable Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface areas, by partially inheriting the pore character of MOF templates. Preliminary investigation on the obtained hierarchically porous CdS for water splitting, as a proof of concept, demonstrates its much higher activity than both corresponding bulk and nanosized counterparts, under visible light irradiation. Given the structural diversity and tailorability of MOFs, such synthetic approach may open an avenue to the synthesis of advanced porous materials for functional applications.     

纳米ZnO/Zn/CNT多孔复合结构的制备及其对亚甲基蓝的无光催化降解

以碳纳米管(CNTs)为基础材料,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为造孔剂,构筑多孔结构,并将水解反应所得的氧化锌/锌复合纳米颗粒附着在孔隙结构中,制得氧化锌/锌/碳纳米管多孔复合结构,氧化锌纳米棒直径约30~60nm,长径比可达40。对复合结构的微观结构及成分表征显示,制备ZnO/Zn/CNT多孔复合结构的过程中,无杂质生成,氧化锌晶体结构也没有发生变化。多孔复合结构对模拟污染物的暗室催化降解研究结果显示,复合结构催化降解亚甲基蓝时起主要作用的是ZnO纳米棒,在多孔结构中受力变形产生电子空穴对,在无光条件下降解有机污染物,且孔径越大、水流冲击力越强,对亚甲基蓝的催化降解效果越好。     

绿色高效制备电化学性能优异的多孔石墨烯电极材料

电极材料的性能决定超级电容器的储能特性,因此研究优异电极材料的制备方法是提高其储能特性的重要前提。多孔石墨烯(Porous graphene)作为新型的碳材料具有比表面积大、电导率高等优点,是一种理想的双电层电容器电极材料。本工作制备的多孔石墨烯材料微孔和中孔都很发达,孔径分布更为合理,因此其比表面积相较于原始的石墨烯有了很大的提高。经检测该材料的比表面积为1 417.65 m²·g-1,并且能够提供较高的电化学双电层电容,经测试由该材料组装成的扣式超级电容具有31.7 F·g-1的比容量且具有优良的导电特性。此外,在电流密度1 A·g-1下循环10 000次后材料比电容保持率为78%。这些电化学测试结果表明本研究制备的多孔石墨烯在超级电容器的能量存储方面具有较好的应用前景。     

沥青基活性炭纤维的制备及其对NO的催化氧化

以沥青基炭纤维为原料,用水蒸气活化的方法制备了三种不同比表面积的活性炭纤维,并采用氮吸附法和拉曼光谱对活性炭纤维进行了表征。本文研究了活性炭纤维在常温下对模拟空气中50 ppm NO的催化氧化性能,结果表明,活性炭纤维可将NO部分催化转化为NO2,较低比表面积的活性炭纤维因为其较窄的孔径分布和较大的类石墨微晶有利于对NO的催化氧化。     

金属酞菁负载纤维对空气中含硫化合物的催化氧化

合成了八羧基钴酞菁(Co-oaPc)和八羧基铁酞菁(Fe-oaPc) 两种水溶性酞菁,将这两种酞菁及两者按摩尔比为1:1混合的酞菁分别负载到阳离子改性的粘胶纤维上,制得3种金属酞菁负载纤维.测试其在溶液中对巯基乙醇的催化氧化性能发现这些负载纤维均具有催化氧化能力,而混合金属酞菁负载纤维的催化活性最高;通过在空气中对甲硫醇和H2S的消除实验,得到的结论相同.ESR测试表明,混合酞菁负载纤维可以观测到10个Co2 和Fe3 的超精细分裂线,表明其聚集的趋势较两种酞菁单独负载时弱,有利于甲硫醇和硫化氢分子与酞菁发生轴向配位,从而提高其催化活性.     

Green Synthesis of Hierarchically Porous Carbon Nanotubes as Advanced Materials for High‐Efficient Energy Storage

Hierarchically porous carbon nanomaterials with well‐defined architecture can afford a promising platform for effectively addressing energy and environmental concerns. Herein, a totally green and straightforward synthesis strategy for the fabrication of hierarchically porous carbon nanotubes (HPCNTs) by a simple carbonization treatment without any assistance of soft/hard templates and activation procedures is demonstrated. A high specific surface area of 1419 m² g^?1 and hierarchical micro‐/meso‐/macroporosity can be achieved for the HPCNTs. The unique porous architecture enables the HPCNTs serving as excellent electrode/host materials for high‐performance supercapacitors and Li–sulfur batteries. The design strategy may pave a new avenue for the rational synthesis of hierarchically porous carbon nanostructures for high‐efficient energy storage applications.     

Facile Synthesis of Porous Pd3Pt Half‐Shells with Rich “Active Sites” as Efficient Catalysts for Formic Acid Oxidation

Exploring highly efficient electrocatalysts is greatly important for the widespread uptake of the fuel cells. However, many newly generated nanocrystals with attractive nanostructures often have extremely limited surface area or large particle‐size, which leads them to display limited electrocatalytic performance. Herein, a novel anode catalyst of hollow and porous Pd₃Pt half‐shells with rich “active sites” is synthesized by using urea as a guiding surfactant. It is identified that the formation of Pd₃Pt half‐shells involves the combination of bubble guiding, in situ deposition of particles and bubble burst. The obtained Pd₃Pt half‐shells demonstrate a rich edge area with abundant exposed active sites and surface defects, indicating great potential for the electrocatalysis. When used as an electrocatalyst, the Pd₃Pt half‐shells exhibit remarkably improved electrocatalytic performance for formic acid oxidation (FAO), where it promotes the dehydrogenation process of FAO by suppressing the formation of poisonous species CO_ads via the electronic effect and ensemble effect.