氮磷共掺杂生物质多孔碳材料的制备及其氧还原性能研究

将槟榔原料与一定量的磷酸氢二铵均匀混合，在氮气气氛下制备氮磷共掺杂生物质炭，再与KOH二次煅烧生成孔隙结构发达的杂原子掺杂多孔碳。电化学测试结果表明，杂原子掺杂碳催化剂材料的ORR(氧还原)活性良好，具有优异的稳定性和抗中毒特性。组装的锌-空气电池的测试结果显示，无金属催化剂可与商业20%Pt/C催化剂性能相媲美，表明以生物质为基础的氮磷共掺杂活性炭是一种很有商业价值的氧还原催化剂材料。     

掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原反应的研究进展

苯胺是重要的化工原料和合成中间体,通过硝基苯的催化还原反应可以方便地制备苯胺类化合物。多孔碳材料因其高比表面积、发达的孔隙结构和容易回收等特点在催化领域越来越受到重视,然而其应用受到自身活性位点缺乏和化学惰性的限制。杂原子掺杂可以增强碳材料的表面极性,调节电子结构,改善其催化性能,可作为硝基苯催化还原反应的有效催化剂。本文对近年来掺杂多孔碳材料在硝基苯催化还原反应中的研究进展进行了总结。本文概述了氮掺杂型多孔碳材料、共掺杂型多孔碳材料、负载贵金属的掺杂多孔碳材料和负载廉价金属的掺杂多孔碳材料这4种主要的掺杂多孔碳材料的制备方法,并详细介绍了不同掺杂多孔碳材料在催化硝基苯催化还原反应时的催化性能、可能的催化活性位点以及催化机理。最后,指出目前掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原还需要解决反应选择性、催化剂催化活性和生产成本等问题,以生物质为前体,开发共掺杂型和二元双金属负载的掺杂多孔碳材料是未来的重要发展方向之一。     

氮掺杂科琴黑碳材料的制备及 电催化氧还原性能研究

氮掺杂碳材料是一种有应用前景的电催化氧还原催化剂。以尿素和三聚氰胺作为氮源,在氮气气氛下高温焙烧,制得两种氮掺杂科琴黑碳材料并将其用于电催化氧还原反应。使用X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、比表面物理吸附分析仪等对氮掺杂前后的科琴黑的结构和形貌进行了分析。结果表明：氮掺杂之后科琴黑仍保持石墨结构,其形貌和比表面积均无明显改变。在XPS谱图上,氮掺杂后科琴黑上存在氮元素,其中以三聚氰胺为氮源比以尿素为氮源更容易得到吡啶氮。通过循环伏安法和线性扫描伏安法研究了3个样品的电催化氧还原性能。结果表明：氮掺杂能明显提高科琴黑的电催化氧还原性能,未掺杂的 科琴黑（AC）的半波电位为0.746 V,而以尿素和三聚氰胺为氮源掺杂后的科琴黑碳材料的半波电位分别提高到了 0.756 V（尿素-N/AC）和0.786 V（三聚氰胺-N/AC）。     

氢燃料电池阴极氧还原非金属催化剂研究进展

氧还原反应是制约氢燃料电池效率的重要因素,也是一直以来的研究热点和突破难点。非金属催化剂是近年来新兴的氧还原催化剂,对其的研究对推动燃料电池商业化具有重要意义,本文综述了近年来氧还原反应中非金属催化剂的研究进展,包括氮掺杂碳材料,硼、磷或硫掺杂碳材料,二元掺杂碳材料,最后展望了相关催化剂的未来研究趋势。     

掺杂石墨烯用作阴极氧还原催化剂的研究进展

简要介绍了石墨烯的结构及特性。综述了掺杂石墨烯直接用作非金属氧还原催化剂的研究进展,重点讨论了氮掺杂石墨烯、非氮掺杂石墨烯和共掺杂石墨烯的制备方法及其对氧还原反应的催化活性、电化学稳定性、耐毒化能力等性能,提出了研发实用化掺杂石墨烯催化剂需要解决的问题。     

石墨炔氧还原催化剂的合成及应用

碳基材料一直被认为是替代贵金属氧还原反应(ORR)催化剂的最有潜力的材料。其中，石墨炔作为一种新的碳同素异形体，由于同时具有sp和sp²杂化的碳原子以及单原子层厚度的二维平面结构，因此在具有碳基材料固有的导电性和稳定性的同时，石墨炔基材料表现出更高的本征电化学活性。本文综述了目前用于电化学氧还原催化的各种石墨炔基催化材料合成的最新进展和成果，并从其电子结构和催化活性等角度分析了石墨炔基碳材料在氧还原催化应用方面的优势。最后，对石墨炔基碳材料在电化学氧还原催化方面研究的前景和面临的挑战进行了概述，为实现高质量石墨炔基无机非金属氧还原催化剂的设计合成提供了新的思路。     

氮掺杂非贵金属氧还原催化剂研究进展

综述了近几年来用于直接甲醇燃料电池阴极氧还原反应的含氮碳催化材料发展状况,包括催化剂制备过程中热处理条件、金属的种类及负载量、碳载体、新型合成方法等影响催化剂氧还原活性的几个因素。针对当前研究工作的局限展开了评论,指出催化机理和优化制备过程是氮掺杂碳材料负载非贵金属氧还原催化剂深入研究的重点和主要方向。     

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。     

磷掺杂镍铁氮碳材料的制备及其锌空气电池应用研究

以氯化亚铁、2-(三苯基膦)溴化镍(TMP)为金属源，以甲酰胺中的氮原子、2-(三苯基膦)溴化镍中的磷原子为杂原子掺杂源，采用水热及后续高温焙烧的方法，合成了磷掺杂镍铁氮碳材料(P-NiFe-NC),构建了相比无磷掺杂的镍铁氮碳(NiFe-NC)更高活性的多孔磷掺杂镍铁氮碳材料。所制备的P-NiFe-NC材料表现出较高的氧气还原反应(ORR)活性，如在碱性介质中ORR半波电位高达0.868 V。此外，该材料组装的锌空气电池具有出色的比功率密度和优秀的循环稳定性。     

基于ZIF-8衍生氮掺杂多孔碳的高稳定性氧还原催化剂

沸石咪唑脂框架8(ZIF-8),高温热解处理得到氮掺杂多孔碳(NPC),通过双溶剂浸渍法、化学还原法以及酸处理,制备了NPC负载铂铜的开放型合金纳米颗粒催化体系。通过形貌表征和氧还原催化活性测试,筛选出最佳催化剂,该催化剂也在电流-时间测试中,表现出卓越的稳定性。其催化性能的提升,主要基于铜的引入对金属铂的d带中心的调控以及NPC中氮掺杂位点、羰基官能团对于金属纳米颗粒的锚定作用。     

基于ZIF-8衍生氮掺杂多孔碳的高稳定性氧还原催化剂

沸石咪唑脂框架8(ZIF-8),高温热解处理得到氮掺杂多孔碳(NPC),通过双溶剂浸渍法、化学还原法以及酸处理,制备了NPC负载铂铜的开放型合金纳米颗粒催化体系。通过形貌表征和氧还原催化活性测试,筛选出最佳催化剂,该催化剂也在电流-时间测试中,表现出卓越的稳定性。其催化性能的提升,主要基于铜的引入对金属铂的d带中心的调控以及NPC中氮掺杂位点、羰基官能团对于金属纳米颗粒的锚定作用。     

碳包覆铁纳米金属颗粒的制备

以酚醛树脂为碳源,硝酸铁为催化剂大量制备碳包覆铁纳米金属颗粒。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）等方法,分析和表征了产物的微观形貌和结构。结果表明：产物为纳米级的准球形碳一铁核壳结构,由同心碳纳米石墨壳层包覆纳米铁组成。产物外径30～100nm,碳层间距为0．34mm,与石墨层间距非常接近。     

掺杂碳材料用于氧还原反应中的研究进展

燃料电池具有高效和洁净等突出优点,是最有发展前途的一种动力电池,可广泛用于移动电源和便携式电源。近年来,非铂催化剂成为燃料电池领域研究的热点,掺杂碳材料因其价格低廉,环境友好,具有良好的耐腐蚀性,高电导性以及在氧还原反应过程表现出良好的催化活性,被认为是燃料电池阴极氧还原反应的理想催化剂。本文主要介绍了氮,硫,硼,磷掺杂碳材料以及用于燃料电池氧还原反应催化剂的研究进展。     

氮掺杂碳纳米材料在氧还原反应催化剂中的研究进展

长期以来,碳材料负载高分散的铂催化剂及其合金材料一直是商业化质子交换膜燃料电池（PEMFC）中氧还原反应和氢氧化反应十分有效的催化剂。但由于Pt基催化剂成本高、电化学条件下稳定性差、易CO中毒以及氧还原反应（ORR）动力学迟缓等一系列问题,阻碍了其在燃料电池中的进一步应用和大规模生产。相比之下,氮掺杂碳纳米材料具有低成本、高活性、高稳定性、环境友好等特点,这些优异的性能使其在燃料电池领域有着广阔的应用前景。结合近几年国内外研究现状,综述了原位掺杂法、后掺杂合成法和直接热解法等3种氮掺杂碳纳米材料的制备方法,并分析了各自的优点和不足之处,及其作为ORR催化剂的研究进展。最后,对未来氮掺杂碳纳米材料催化剂研究的主要发展方向进行了展望。     

Mn-P共掺杂氮化碳的制备及其光催化性能研究

采用四水氯化锰、磷酸氢二铵和三聚氰胺为原料制备了Mn-P共掺杂的石墨相氮化碳(g-C3 N4).使用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光致荧光光谱(PL)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗谱(EIS)、瞬态光电流响应等分析测试手段对制备的催化剂...     

添加碳纳米颗粒对磷氮双掺杂石墨烯电化学特性的影响

燃料电池作为新型清洁能源技术具有高效的能源转化效率和环境友好等优点,在诸如交通运输以及航空航天等领域有着重要而广泛的应用。在影响燃料电池性能的众多因素中,电极的高效催化与稳定性对于整个燃料电池系统的性能至关重要。近年来,石墨烯材料由于优异的电学与力学性质为低铂高效催化研究提供了理论上的可行性。本研究以六氯环三磷腈（HCCP）为原料设计了一步热还原合成法实验制备了磷氮双掺杂石墨烯,并通过添加碳纳米颗粒增加了石墨烯层间间距,改善了石墨烯层间的团聚效应,提高了氧化还原（ORR）性能。研究结果表明,当AC添加含量与GO的质量比为10%时,其比表面积与电化学性能提升最为明显,极限电流密度达到-6.89 mA·cm^-2并且氧化活性能保持80%以上。因此,使用添加碳纳米颗粒对磷氮双掺杂石墨烯作为燃料电池非金属催化剂材料的进一步探索具有巨大的潜力。     

青岛能源所在石墨炔作为催化剂应用研究中取得进展

正氧还原反应作为燃料电池和金属—空气电池中的重要反应过程,受到广泛关注。传统的氧还原反应催化剂为铂基催化剂,铂价格昂贵,其成本超过燃料电池堆总成本的55%。近年来,科研人员制备了一系列的非贵金属催化剂,替代贵金属铂。其中,碳基催化剂因具有低成本、高稳定性、储量丰富,以及较强的抗一氧化碳和甲醇性能,获得关注。近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所新型能源碳素材料团队研发了一种氮掺杂的石墨炔材料,用作氧还原反应,表现出优异的催化性能。     

硫掺杂对铁氮碳纤维氧还原催化性能的影响

以硫代乙酰胺为硫源、硝酸铁为铁源,利用静电纺丝法制备了铁硫氮三异质元素掺杂碳纳米纤维,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析仪、比表面积分析仪和电化学站研究了硫掺杂对铁氮碳纳米纤维(Fe-N-CNFs)微观形貌、化学成分、比表面积及氧还原催化性能的影响.结果表明:掺杂硫元素后,Fe-N-CNFs的纤维直径略...     

负载型金属催化剂的制备技术及其在废水处理中的应用研究进展

综述了现阶段去除水中特征污染物的催化剂的主要制备方法和应用情况,现有负载型金属催化剂制备工艺存在表面金属离子状态不稳定、不耐负荷等不足。为了进一步提高催化剂性能,研究了氮掺杂碳材料包覆过渡金属催化剂,发现氮掺杂碳材料能形成新的活性位点,表现出类金属的性质,而且能提高催化剂的亲水性。采用后包覆法制备的氮掺杂碳材料因包裹金属离子能改善负载型金属催化剂的耐化学药品腐蚀性和稳定性,在催化领域中具有更加广阔的应用前景。     

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。