基于氮掺杂碳材料的氧还原电催化剂研究
介孔氮掺杂碳材料应用于氧还原催化剂
介孔氮掺杂碳材料应用于氧还原催化剂周贺;何兴权【摘要】质子交换膜燃料电池的阴极催化剂很大程度上依赖于昂贵的铂基催化剂,开发高活性、高稳定性的催化剂迫在眉睫并且具有挑战性.对于非贵金属催化剂,发现多孔金属有机骨架MOF材料具有较高活性最具希望替代贵金属的催化剂.ZIF作为其中的一类催化剂,具有较高的比表面积以及含碳氮量.在此,以金属有机骨架ZIF-8为前驱体材料来制备介孔碳材料.催化剂是以表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)和螯合剂(柠檬酸)形成的胶束为软模板来制备具有介孔微孔多级孔结构的MOF催化剂mesoMOF.通过此模板法合成的mesoMOF催化剂具有独特的形貌结构以及丰富的介孔结构.研究表明具备多介孔结构的催化剂更利于传质过程的进行.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】4页(P60-63)【关键词】介孔;传质;MOF;催化剂【作者】周贺;何兴权【作者单位】长春理工大学化学与环境工程学院,长春 130022;长春理工大学化学与环境工程学院,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TM911作为最有前景的清洁能源之一，质子交换膜燃料电池（PEMFCs）在过去的几年是人们一直备受关注清洁能源。
尽管PEMFCs有许多优点，如能量密度高，容易存储运输，低排放量等等。
但制约PEMFCs商业化应用的一大障碍就是较慢的氧还原（ORR）动力学过程。
对于阴极催化剂，提高催化剂本身活性位点密度是工作的重点，同时也应兼顾考虑催化剂的孔结构，以便将催化剂应用于商业化减小传质问题的影响［1，2］。
目前，为了提高催化剂的比表面积、多孔性以使催化剂暴露更多的活性位点，金属有机材料（MOFs）受到了越来越多研究者的关注。
在分子水平上，配体与金属原子进行有序配位，以保证整个金属骨架的有序性以及孔径大小的可调控性［3］。
将MOFs材料应用于ORR催化剂，主要存在以下三种：（1）通过选择不同的配体以及金属离子，从MOFs材料能够制备许多Fe-N4、Co-N4催化剂。
氮掺杂碳纳米片的制备及其在酸碱介质中氧还原催化性能
氮掺杂碳纳米片的制备及其在酸碱介质中氧还原催化性能氮掺杂碳纳米片的制备及其在酸碱介质中氧还原催化性能近年来，氧还原反应（ORR）作为一种重要的能源转换反应，受到了广泛关注，因为它在燃料电池、金属空气电池等能源领域中具有巨大的应用潜力。
目前，铂基催化剂是ORR的最佳候选物，然而，铂的稀缺性和高成本限制了其在实际应用中的广泛使用。
因此，寻找低成本、高效的替代催化剂成为了当前研究的热点。
近年来，碳材料作为一种优良的催化剂载体，具有丰富的多孔结构和可调控的化学吸附性，已成为替代铂基催化剂的重要候选物。
此外，氮掺杂碳材料因具有更高的催化活性和电化学稳定性而备受关注。
因此，将氮掺杂碳材料作为ORR催化剂的载体具有重要的科学意义和应用前景。
在制备氮掺杂碳纳米片时，常用的方法是通过碳化剂（例如葡萄糖、蛋白质等）与氮源（如尿素、三聚氰胺等）在高温下进行热解反应。
热解过程中，碳化剂会发生物理或化学变化，并与氮源发生反应，形成包含氮杂原子的碳纳米片。
此外，调控反应温度、时间、反应气氛等因素也是制备高质量氮掺杂碳纳米片的重要影响因素。
氮掺杂碳纳米片作为ORR催化剂，在酸碱介质中展现出了较高的催化活性。
其高催化活性主要归因于氮掺杂所引入的杂原子-氮的特殊化学态。
氮杂原子-氮能够与氧分子吸附形成键，并提供位阻效应，从而增强ORR反应速率。
此外，氮掺杂碳纳米片具有较高的表面积、更大的孔径和更好的电子传导性能，也有助于提高催化活性。
然而，目前氮掺杂碳纳米片在ORR催化方面仍存在一些挑战。
首先，氮掺杂碳纳米片的氮杂原子含量和类型对催化性能有重要影响。
高含量的氮杂原子有助于提高催化活性，但过多的氮原子可能导致材料结构疏松和电子传导性能下降。
其次，氮掺杂碳纳米片的制备方法需要进一步优化，以提高催化剂的稳定性和长期使用的耐久性。
最后，氮掺杂碳纳米片的催化机理尚不完全清楚，需要通过理论计算和实验研究来深入了解。
综上所述，氮掺杂碳纳米片作为ORR催化剂具有巨大的应用潜力。
一种新型fe-n-c氧还原电催化剂及其制备和应用 -回复
一种新型fe-n-c氧还原电催化剂及其制备和应用-回复一种新型fenc氧还原电催化剂及其制备和应用引言：氧还原反应（ORR）是燃料电池等电化学设备中必不可少的反应步骤之一。
然而，传统的贵金属如铂（Pt）和其他贵金属催化剂的高成本，限制了ORR技术的进一步发展和应用。
因此，开发出一种价格低廉但性能优越的非贵金属催化剂是迫切需要解决的问题。
本文介绍一种新型的非贵金属氧还原电催化剂fenc及其制备和应用。
该催化剂主要由碳材料和非金属配位基团构成，具有优异的ORR活性和稳定性，适用于燃料电池等多种电化学设备。
一、催化剂的制备方法1.1 碳材料选择本研究选择了氮掺杂碳材料作为基底，并采用碳化剂热处理方法合成。
首先，将氮源和碳化剂按一定比例混合，并在高温环境中进行烧结处理。
然后，通过酸洗和热处理去除杂质和残留物质，得到高纯度的氮掺杂碳基底。
1.2 非金属配位基团选择本研究选择了一种酞菁类化合物作为非金属配位基团，其可提供丰富的氮原子和配位功能，从而增强ORR性能。
该化合物通过溶剂热合成的方法获得，然后与碳基底进行表面修饰反应，形成非金属配位基团修饰的碳材料。
1.3 催化剂组装将合成得到的碳基底与非金属配位基团进行物理混合，然后采用高压热处理方法，将其牢固地结合在一起。
通过控制温度和压力，使得碳基底和非金属配位基团之间形成强大的相互作用力，提高催化剂的稳定性和活性。
二、催化剂性能和应用实验2.1 ORR性能测试通过电化学工作站进行了ORR性能测试，使用标准的三电极体系和酸性溶液环境。
结果显示，本研究制备的fenc催化剂表现出较高的ORR活性和稳定性，与商用的铂催化剂相当。
该催化剂还显示出优异的燃料电池性能，稳定工作在较高电流密度下。
2.2 电化学稳定性测试通过稳定性测试，研究了fenc催化剂在长时间循环使用后的稳定性。
结果显示，该催化剂在10000次循环之后具有良好的稳定性和活性。
这表明fenc催化剂具有较高的耐久性，适用于实际应用。
《NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2性能及应用》范文
《NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2性能及应用》篇一一、引言随着环保和可持续发展意识的增强，电化学技术已成为能源转换和存储领域的研究热点。
其中，电催化还原氧气（O2）生成过氧化氢（H2O2）因其在氧化反应和合成中的应用潜力，成为了该领域的一个重要研究方向。
而作为关键的材料之一，NiOOH负载于氮掺杂碳纤维上的材料在电催化过程中展现出了卓越的活性和稳定性。
本文将深入探讨这种材料在电催化还原O2制H2O2的性能以及其潜在的应用领域。
二、材料制备与表征1. 材料制备本实验中，我们采用了一种简单的合成方法，将NiOOH纳米颗粒负载在氮掺杂的碳纤维上。
首先，通过化学气相沉积法合成氮掺杂的碳纤维。
随后，将预先合成的NiOOH溶液均匀地涂抹在碳纤维上，并在适当的温度下进行热处理，从而完成材料的制备。
2. 材料表征通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察，我们确认了NiOOH纳米颗粒成功地负载在氮掺杂的碳纤维上，并形成了一个具有较大比表面积的结构。
同时，通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等手段，我们进一步验证了材料的结构和组成。
三、电催化性能研究1. 活性测试我们使用循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）对材料进行了电催化性能测试。
在测试中，我们发现NiOOH@氮掺杂碳纤维材料在电催化还原O2制H2O2的过程中表现出了卓越的活性和较高的选择性。
与传统的催化剂相比，该材料在较低的过电位下就能达到较高的电流密度。
2. 稳定性测试为了评估材料的稳定性，我们进行了长时间的电催化测试。
结果显示，NiOOH@氮掺杂碳纤维材料具有良好的稳定性和较长的使用寿命。
这主要得益于其独特的结构和组成，使得该材料在电催化过程中具有较好的抗腐蚀性和耐久性。
四、应用领域探讨1. 污水处理由于H2O2具有良好的氧化性，可用于处理含有有机污染物的废水。
将NiOOH@氮掺杂碳纤维材料应用于污水处理中，可有效地降解有机污染物，同时避免传统方法中可能产生的二次污染。
氮掺杂科琴黑碳材料的制备及电催化氧还原性能研究
氮掺杂科琴黑碳材料的制备及电催化氧还原性能研究刘冠良,刘鹏,余林,孙明,程高(广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006)摘要: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0.746V,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0.756V(尿素-N/AC)和0.786V(三聚氰胺-N/AC)。
关键词:科琴黑;氮掺杂碳材料;吡啶氮;氧还原中图分类号:TQ127.1文献标识码:A文章编号:1006-4990(2019)10-0084-05Preparation of N-doped ketjenblack and its application in electrocatalytic oxygen reduction reactionLiu Guanliang ,Liu Peng ,Yu Lin ,Sun Ming ,Cheng Gao(School of Chemical Engineering and Light Industry ,Guangdong University of Technology ,Guangzhou 510006,China )Abstrac t :N-doped carbon material is a kind of promising oxygen reduction reaction (ORR )electrocatalyst.Two kinds of N-doped Ketjenblacks carbon were prepared using urea and melamine as nitrogen sources by a high⁃temperature calcination method under nitrogen atmosphere.The structure and morphology of the Ketjenblacks carbon materials being doped by Nbefore and after were characterized by X-ray diffraction (XRD ),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS ),field emission scan⁃ning electron microscope (FESEM )and specific surface area analysis techniques.Results showed that the N-doped Ketjen⁃black maintained graphite structure ,the morphology and BET surface area were not changed significantly.The XPS charac⁃terization illustrated that nitrogen was introduce to the N-doped Ketjenblack ing melamine as nitrogen source could introduce more pyridinic N than that of using urea.Cyclic voltammetry and linear sweep voltammetry were used to investigate the electrocatalytic oxygen reduction performance of three samples.The results showed that doping nitrogen on Ketjenblack carbon could enhance the electrocatalytic oxygen reduction performance effectively.For the pristine Kenjenblack carbon ,the half⁃wave potential were 0.746V.After using urea and melamine as nitrogen sources ,the half⁃wave potential for urea-N/ACand melamine-N/AC were enhanced to 0.756V and 0.786V ,respectively.Key words :Ketjenblack ;nitrogen doping carbon material ;pyridine N ;oxygen reduction reaction可持续的清洁能源是人类社会发展的基础,其中,燃料电池和金属空气电池作为一种新型清洁能源电池,因其较高的理论容量和环境友好的特点,受到科研工作者的广泛研究和关注[1-3]。
《NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2性能及应用》范文
《NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2性能及应用》篇一一、引言随着环境问题的日益严重和能源危机的加剧，开发高效、环保的能源转换和存储技术已成为科研领域的热点。
电催化技术因其高效、环保、可持续等优点，在能源领域具有广泛的应用前景。
其中，电催化还原O2制H2O2作为一种重要的电催化反应，对于实现清洁能源的生产和利用具有重要意义。
近年来，科研人员通过制备各种高效电催化剂来提高该反应的效率。
本文重点研究NiOOH@氮掺杂碳纤维（N-doped Carbon Fibers）的电催化性能及其在O2还原制H2O2中的应用。
二、NiOOH@氮掺杂碳纤维的制备与结构特性本研究所用的NiOOH@氮掺杂碳纤维是通过溶胶-凝胶法与高温碳化法相结合制备得到的。
首先，将含有Ni源和氮源的前驱体溶液在适当的温度下进行溶胶-凝胶反应，形成凝胶状物质。
然后，将该凝胶在高温下进行碳化处理，得到NiOOH@氮掺杂碳纤维。
该材料具有较高的比表面积、良好的导电性和优异的化学稳定性。
三、电催化还原O2制H2O2性能研究1. 实验方法：本实验采用三电极体系进行电化学测试。
工作电极采用NiOOH@氮掺杂碳纤维修饰的电极，对电极为铂电极，参比电极为Ag/AgCl电极。
在一定的电位范围内，通过循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）测试材料的电催化性能。
2. 结果与讨论：实验结果表明，NiOOH@氮掺杂碳纤维具有良好的电催化还原O2制H2O2性能。
在一定的电位下，该材料能够有效地催化O2还原为H2O2，且具有较高的电流密度和较低的过电位。
此外，该材料还具有较好的稳定性，能够在进行多次循环测试后仍保持良好的电催化性能。
四、应用领域及优势1. 应用领域：NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2的应用领域十分广泛，可用于水处理、环保、能源等领域。
例如，可以利用该技术生产清洁的H2O2，用于废水处理和消毒；同时，还可以利用该技术实现清洁能源的生产和利用。
氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能
氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能一、本文概述随着能源危机和环境问题的日益严峻，寻求高效、清洁、可持续的能源技术已成为全球科研工作者的重要任务。
作为新一代能源技术的重要组成部分，燃料电池和金属-空气电池等电化学能源转换装置因具有高能量密度和环保特性而备受关注。
在这些电化学能源转换装置中，氧还原反应（ORR）是关键步骤之一，其催化剂的性能直接影响到整个装置的能量转换效率和使用寿命。
因此，开发高效、稳定的氧还原电催化剂成为了当前研究的热点。
近年来，石墨烯作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在电催化领域展现出巨大的应用潜力。
而氮掺杂石墨烯作为一种通过引入氮原子对石墨烯进行改性的材料，不仅保留了石墨烯原有的优点，还在电催化性能上有了显著提升。
氮掺杂石墨烯的引入可以改变石墨烯的电子结构，提高其对氧分子的吸附能力，从而优化氧还原反应的动力学过程。
因此，氮掺杂石墨烯被认为是一种具有广阔应用前景的氧还原电催化剂。
本文旨在探讨氮掺杂石墨烯的制备方法以及其在氧还原电催化反应中的性能表现。
我们将详细介绍氮掺杂石墨烯的合成方法，包括化学气相沉积法、热解法、溶剂热法等，并分析各种方法的优缺点。
我们将通过电化学测试手段，如循环伏安法、线性扫描伏安法等，评估氮掺杂石墨烯在氧还原反应中的催化性能，并探讨其催化机理。
我们还将讨论氮掺杂石墨烯在实际应用中所面临的挑战和可能的解决方案。
通过本文的研究，我们期望能够为氮掺杂石墨烯在氧还原电催化领域的应用提供有益的理论指导和实验依据，为推动新一代电化学能源转换装置的发展做出贡献。
二、氮掺杂石墨烯的制备方法氮掺杂石墨烯的制备是提升其氧还原电催化性能的关键步骤。
目前，常见的氮掺杂石墨烯制备方法主要包括化学气相沉积法、热处理方法、化学还原法以及原位合成法等。
化学气相沉积法是一种在气相中通过化学反应生成固态物质并沉积在基底上的方法。
在氮掺杂石墨烯的制备中，含碳和含氮的前驱体在高温下分解，碳原子和氮原子在基底上重新排列，形成氮掺杂石墨烯。
过渡金属和氮共掺杂碳材料的制备及其电催化氧还原性能研究
过渡金属和氮共掺杂碳材料的制备及其电催化氧还原性能研究过渡金属和氮共掺杂碳材料的制备及其电催化氧还原性能研究引言：随着环境污染日益严重和资源短缺问题愈发突出，开发高效、可持续的能源技术已成为迫切需要解决的全球性难题。
在这方面，传统的燃煤能源和化石燃料逐渐显现出限制和弊端。
因此，寻找新能源技术、开发高效电化学能源转化系统和电催化剂已成为热点研究领域之一。
其中，电催化氧还原反应（ORR）是研究的重要方向之一，它可用于燃料电池、金属空气电池和电解水等方面。
目前，发展高活性和稳定的电催化剂成为提高ORR性能和降低成本的关键。
方法：过渡金属和氮共掺杂碳材料由于其出色的电催化性能和资源可持续性而备受关注。
制备这种材料的方法通常包括两个主要步骤：合成碳基材料和过渡金属和氮共掺杂。
首先，碳基材料可以通过各种途径制备，如碳化剂热解法、溶剂热法和热解法等。
其次，在碳基材料的表面上以盐酸铵为氮源，通过高温热处理和共掺杂剂协助下将过渡金属和氮原子掺杂到碳基材料中。
这种方法能够在碳材料中引入活性位点，提高ORR的催化活性，并增强材料的氧化稳定性和循环稳定性。
结果：通过一系列表征技术，如透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS），研究发现过渡金属和氮成功地共掺杂到碳材料中，形成了独特的网络结构和多孔结构。
这些结构有利于提高ORR的电子传输和质子导电性能，并提供更多的活性位点，从而显著提高ORR的催化活性。
例如，制备的过渡金属和氮共掺杂碳材料在碱性介质中展现出较高的催化活性和长寿命，比商业铂催化剂表现出更好的ORR性能。
此外，过渡金属和氮共掺杂碳材料还显示出优异的电喂氧性能和电化学稳定性，这使其成为潜在的催化剂应用材料。
讨论：过渡金属和氮共掺杂碳材料的制备及其电催化ORR性能研究已取得了显著的进展，但仍然面临着一些挑战。
首先，目前的合成方法还存在一些不足，如难以掌控和复杂的合成过程、产率低、成本高等问题。
掺杂碳材料用于氧还原反应中的研究进展
掺杂碳材料用于氧还原反应中的研究进展陈洁;高建民【摘要】Fuel cells are ideal candidates for stationary and mobile power generation due to their high energy conversion efficiency and environmental benefits. Recently, the non-platinum catalysts become hotspot in fuel cell. Due to the low cost, environmental acceptability, good corrosion resistance, high electrical conductivity, and excellent oxygen reduction reaction ( ORR) activity, doped carbon materials were viewed as ideal ORR catalysts for cathodes in fuel cells. The recent development of doped carbon including metal-free heteroatom( N, S, B, and P)-doped materials catalysts for ORR was also primarily focus on.%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
氮掺杂碳纳米材料在氧还原反应催化剂中的研究进展摘要：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。
关键词：氮掺杂碳纳米材料；氧还原反应；燃料电池能源短缺和环境污染成为当今世界日益严重的问题，因此高效利用清洁可再生燃料发电的燃料电池越来越受到人们的关注。
燃料电池是一种利用催化剂将化学能转化为电能的电池装置，与一般电池不同，只要有燃料和氧化剂持续供给，它就能连续不断地放电，而不用反复充电［1-6］。
燃料电池中的电催化反应包括阴极氧还原反应（Oxygen reduction reaction，ORR）和阳极氢氧化反应（Hydrogen oxidation rection，HOR）。
质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）是一种应用前景更广阔的新能源发电装置。
由于其工作温度低、体积小，适用于电动汽车的动力源，被业内公认为是电动汽车的未来发展方向，已成为世界各国燃料电池研究的热点。
长期以来，碳材料负载高分散的铂金属（如Pt/C催化剂）及其合金材料一直是商业化PEMFC中氧还原反应和氢氧化反应十分有效的催化剂。
由于氧还原是多电子反应，其反应速率比氢氧化反应慢几个数量级，因此阴极需要比阳极更多的Pt基催化剂用来加速氧的还原［7-8］。
金属-氮掺杂的碳基电催化材料制备及其电还原二氧化碳应用研究
金属-氮掺杂的碳基电催化材料制备及其电还原二氧化碳应用研究金属/氮掺杂的碳基电催化材料制备及其电还原二氧化碳应用研究随着全球能源问题日益严峻以及大气二氧化碳浓度不断攀升，电催化二氧化碳还原成为了一种可持续发展的碳资源转化技术。
金属/氮掺杂的碳基材料作为一类优秀的电催化材料，在电还原二氧化碳应用研究中表现出了巨大的潜力。
本文将讨论金属/氮掺杂的碳基电催化材料的制备方法以及其在电还原二氧化碳过程中的应用研究。
首先，制备金属/氮掺杂的碳基电催化材料，主要有两种方法：物理方法和化学方法。
物理方法主要通过高温碳化金属有机框架、电弧放电、磁控溅射等方式制备金属/氮掺杂的碳基材料。
化学方法则通过热解金属有机化合物及氮源进行碳化反应制备金属/氮掺杂的碳基材料。
通过这两种制备方法，可以获得具有丰富氮掺杂位点以及金属纳米颗粒分布均匀的金属/氮掺杂的碳基电催化材料。
其次，金属/氮掺杂的碳基电催化材料在电还原二氧化碳应用研究中具有广泛的应用前景。
金属/氮掺杂的碳基材料能够有效提高二氧化碳的吸附和催化还原效率。
通过合理调控金属纳米颗粒的大小和分散度，可以更好地促进电子转移和催化反应的进行。
此外，氮掺杂位点的引入可以有效调节反应中的电子密度和能级结构，进一步提高碳二氧化碳的选择性和产物选择性。
因此，金属/氮掺杂的碳基电催化材料在电还原二氧化碳领域中展现出了极高的活性和选择性。
最后，金属/氮掺杂的碳基电催化材料的应用仍然面临一些挑战和问题。
首先，制备金属/氮掺杂的碳基材料的过程相对复杂，需要进行多步骤、多条件的处理，制备过程中的环境友好性和成本问题需要进一步解决。
其次，在电还原二氧化碳的过程中，往往伴随着过氧化物的生成，这些过氧化物会降低反应的产物选择性。
因此，如何解决过氧化物的产生问题，提高反应的选择性仍然是一个亟待解决的问题。
综上所述，金属/氮掺杂的碳基电催化材料作为一类高效的电催化材料，在电还原二氧化碳过程中展现出了优秀的性能。
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能1. 引言1.1 背景介绍目前，关于莲子种子衍生氮掺杂碳的制备及电催化性能研究尚处于起步阶段。
研究者们正致力于探索合理的制备方法，深入研究材料的性能特征，评估其在电催化氧还原反应中的性能表现以及探讨影响材料性能的关键因素。
这些研究对于拓展莲子种子的应用领域，提高其在能源转换和环境保护方面的应用潜力具有重要意义。
本文旨在系统地研究莲子衍生氮掺杂碳的制备方法及其电催化氧还原反应性能，为相关领域的研究提供新的视角和思路。
1.2 研究意义电催化氧还原反应是一种重要的能源转换反应，在工业生产和环境保护中具有广泛的应用。
寻找高效的电催化氧还原催化剂对于提高能源利用效率和减少环境污染具有重要意义。
莲子中含有丰富的淀粉、蛋白质和多糖等成分，经过一系列的处理和改性，可以制备成具有优异电催化性能的氮掺杂碳材料。
这种材料具有良好的导电性和电化学活性，能够有效地催化氧还原反应，具有很高的应用潜力。
研究莲子衍生氮掺杂碳的制备及其在电催化氧还原反应中的性能具有重要的科学意义和应用价值。
通过深入探究其制备方法、材料性能表征以及电催化氧还原反应性能测试等方面，可以为开发高效、环保的电催化材料提供新的思路和方法。
1.3 研究现状目前关于莲子衍生氮掺杂碳材料在电催化氧还原反应中的性能研究还相对较少。
有限的研究结果表明，莲子衍生氮掺杂碳材料具有良好的电催化活性和稳定性，但对其制备方法、性能表征和影响因素的研究还不够深入。
对莲子衍生氮掺杂碳材料的制备及其在电催化氧还原反应中的性能研究具有重要的理论和实际意义。
2. 正文2.1 莲子衍生氮掺杂碳的制备方法1. 氮掺杂碳前体的制备：将新鲜的莲子去壳，研磨成细粉。
然后，将莲子粉末在高温下进行碳化处理，得到碳前体。
2. 氮掺杂处理：将碳前体与氨气或氮气在一定温度下进行氮掺杂处理，使其形成氮掺杂碳材料。
氮掺杂有助于提高材料的导电性和电化学活性。
3. 结构表征：采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对制备得到的氮掺杂碳材料的形貌、结构和晶体结构进行表征，以确定材料的形貌和结构特征。
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
随着全球能源危机的日益严峻，发展新型节能清洁能源已经成为全球人民共同关注的问题，而电化学能源转换就是其中一个非常重要的方面。
其中，氧还原反应（ORR）是许多能源转换和储存设备中不可或缺的重要环节，如燃料电池、金属－空气电池和锂－空气电池等。
传统的贵金属催化剂由于价格昂贵、资源有限，以及对环境的不良影响等问题，限制了其在工业应用中的推广。
在寻求低成本、环保、高效的替代品时，碳基材料引起了人们的极大关注。
本研究中，我们采用水热还原法制备了莲子衍生的氮掺杂碳（LNCC），并探究了其在电催化氧还原反应中的性能。
首先，通过化学分析、XRD和TEM等手段对LNCC进行了表征。
结果表明，LNCC中含有高比例的氮元素，并且具有典型的纳米多孔结构，孔径大小分布范围为2-5 nm。
在ORR性能测试中，LNCC表现出了很好的催化活性和稳定性，其催化活性可与商业化的贵金属催化剂相媲美，在碱性条件下的电流密度为5.5 mA·cm-2。
通过表面分析技术（XPS和Raman）的研究，得出了LNCC中氮元素的掺杂形态和转化机制，主要为吡啶型和吡咯型。
这些氮元素的掺杂明显提高了LNCC的催化活性。
同时，对催化剂的反应机理进行了分析，发现ORR的主要反应路径可能是4电子还原机制。
综上所述，我们成功地利用水热还原法合成出了一种LNCC材料，并探究了其在氧还原反应中的电催化活性。
这种材料具有环保、低成本的优点，有望成为商业化贵金属催化剂的替代品。
铁和氮共掺杂碳材料的可控制备及氧还原电催化性能研究
铁和氮共掺杂碳材料的可控制备及氧还原电催化性能研究铁和氮共掺杂碳材料的可控制备及氧还原电催化性能研究摘要：碳材料的电催化性能对于能源领域的可持续发展具有重要意义。
其中，铁和氮共掺杂碳材料因其优异的氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction, ORR）催化性能而备受关注。
本文主要综述了铁和氮共掺杂碳材料的可控制备方法以及其在氧还原电催化领域的应用。
通过调控掺杂方式、碳源和合成条件等因素，可以实现对共掺杂碳材料的形貌、晶体结构和导电性的控制。
研究结果表明，将铁和氮共掺杂到碳材料中，可以显著提高其ORR催化活性、电流密度和循环稳定性，使其成为一种非常有潜力的氧还原电催化材料。
1. 引言能源危机与环境问题使得寻找新的清洁能源和减少能源消耗变得迫在眉睫。
燃料电池作为一种高效能源转化器具有重要应用前景。
在燃料电池中，氧还原反应是最关键的反应之一。
传统的Fe-N-C催化剂由于其优异的ORR催化活性而受到了广泛的关注。
铁和氮共掺杂碳材料作为一种新型催化材料，在氧还原电催化领域具有广阔的应用前景。
2. 可控制备方法热处理方法被广泛应用于制备共掺杂碳材料。
通过控制不同的碳酸盐和氮源的添加量，可以调控所得材料的形貌和催化性能。
磺化法是一种常用的制备方法，其通过硫酸氨和铁化合物的联合热处理制备出有机-无机磺化物，在高温条件下实现硫酸根与碳酸根的置换反应，最终形成高催化活性的材料。
其他制备方法还包括硝酸盐法、水热合成法等。
这些方法被广泛应用于可控制备铁和氮共掺杂碳材料。
3. 氧还原电催化性能研究铁和氮共掺杂碳材料由于其优越的催化性能，在氧还原电催化领域得到了广泛的研究。
研究发现，铁和氮的共掺杂可以增强材料的导电性，提高ORR活性，产生更高的电流密度。
此外，共掺杂材料还表现出优异的循环稳定性和耐久性，使其成为一种非常有潜力的催化材料。
4. 结论和展望铁和氮共掺杂碳材料作为一种新型的催化材料，在氧还原电催化领域具有广阔的应用前景。
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能莲子是一种具有丰富营养价值的水生植物种子，不仅是一种美食材料，同时也是一种重要的药用植物，在中医药中有着悠久的历史。
蕴含在莲子中的莲蓬素具有抗氧化、抗癌、抗炎、抗菌等多种功效，因此备受人们的喜爱。
除了作为食品和药材外，莲子还可以作为高性能碳材料的前体材料，通过一系列的化学处理和物理处理，获得高性能的碳材料。
在这些碳材料中，氮掺杂碳材料因其具有的丰富表面活性位点和良好的电化学性能而备受研究者的关注。
目前对于以莲子为前体材料制备氮掺杂碳材料的研究还比较少见。
本文尝试以莲子为原料，通过简单的热处理和化学处理方法，制备氮掺杂碳材料，并研究其电催化氧还原反应性能，以期为莲子的综合利用提供一种新的途径。
2.实验部分2.1 原料准备实验采用市售的莲子为原料，将其研磨成粉末状，经过60目筛后获得均匀的莲子粉末。
2.2 制备莲子衍生氮掺杂碳材料将莲子粉末置于热风循环干燥箱中，进行300℃的热处理，持续时间为3小时，获得初步炭化的莲子粉末。
将初步炭化的莲子粉末置于真空中，以硫酸铵为氮源，在800℃下进行氮掺杂的热处理，持续时间为2小时，获得氮掺杂莲子衍生碳材料。
2.3 表征通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对制备后的碳材料进行形貌表征。
通过X射线光电子能谱仪（XPS）对氮掺杂碳材料进行表面成分分析。
通过拉曼光谱对碳材料进行结构表征。
通过比表面积分析仪对碳材料进行比表面积和孔径分析。
3.结果与讨论3.1 碳材料的形貌结构表征SEM和TEM结果显示，制备得到的氮掺杂莲子衍生碳材料呈现出类似于石墨烯的层状结构，具有较大的比表面积和丰富的多孔结构。
XPS结果表明，碳材料表面含有丰富的氮掺杂基团，其中主要以吡啶氮和吡咯氮为主。
3.2 碳材料的电催化活性评价电化学研究结果表明，制备得到的氮掺杂莲子衍生碳材料在碱性介质中表现出优异的氧还原反应活性，其电流密度较高，且具有良好的循环稳定性。
氮硫共掺杂碳纳米纤维的合成及其电催化氧还原性能研究
条件不变，将1 g 三聚硫氰酸换成1 g 三聚氰胺，合成了氮掺杂的碳纳米纤维(N-CNF-900)；不添加任何东西，合成了碳纳米纤维(CNF-900)。
2.2 电化学测试以铂丝为辅助电极、Ag/AgCl(内装饱和KCl 溶液)为参比电极、滴涂有催化剂的玻碳电极(RDE 或RRDE)为工作电极，电解液为0.1M KOH 溶液，测试过程中被氮气或氧气饱和，室温下，用旋转圆盘测试系统在CHI760E 电化学工作站下进行ORR 催化性能测试。
采用循环伏安法法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)来评价电催化氧还原性能和稳定性，用计时电流法评价耐甲醇性。
在氮气下测试的LSV 为背景电容电流，本论文所有LSV 曲线都已扣除背景电流。
3 结果与讨论3.1催化剂的组成与结构表征N,S-CNF 的SEM 图1表示其具有一维纳米线形态，直径在200 nm 左右，三聚硫氰酸在热解过程中分解产生气体形成氮硫共掺杂的碳则造成了纤维表面粗糙不平的现象，由一维纳米线交织构成的N,S-CNF 具有独特三维网状导电结构，能有效促进电子的传输。
XPS 总谱图(图2(a))表明N,S-CNF 由C 、N 、O 、S 四种元素构成，N 和S 成功掺杂进碳纤维骨架中。
N1s 高分辨谱图(图2(b))可以拟合为四个峰，分别对应吡啶氮(Pyridinic-N,398.4 eV)，吡咯氮(Pyrrolic-N,399.5 eV)，石墨氮(Graphitic-N, 401.2 eV)和氧化氮(Oxidized-N,402.8 eV)[4]。
S2p 高分辨谱图(图2(c))可以拟合为三个峰，分别对应噻吩硫的S2p 3/2(163.8 eV)和S2p 1/2(165.1 eV)以及氧化硫(168.2 eV)[5]。
吡啶氮、石墨氮和噻吩硫都被报道是催化ORR 的活性中心，所以我们推测N,S-CNF 具有高效的ORR 催化活性[6]。
1 概述在全球能源危机和环境问题越来越严重的时代大背景下，燃料电池等清洁能源转换装置需求迅速增加，由于燃料电池阴极氧气还原动力学十分缓慢，大大降低了能量转换效率[1]。
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
随着全球能源危机的加剧，越来越多的研究者开始关注可再生能源的研究与开发。
其中，燃料电池的研究成为了一个备受关注的研究领域。
在燃料电池中，氧还原反应是非常重要的一个反应，因为它可以决定燃料电池的电化学性能。
因此，寻找新型的高效催化剂以提高氧还原反应的活性和稳定性是燃料电池研究的重要方向之一。
1.将莲子去壳后研磨成粉。
2.将粉末在450℃下煅烧3h，得到莲子衍生碳（LSC）。
3.将LSC与尿素按照一定比例混合，并在氮气氛围下加热至900℃，得到LSC-N。
4.对LSC和LSC-N进行表征，包括X射线衍射、透射电镜、拉曼光谱、元素分析和比表面积分析等。
5.将LSC和LSC-N作为电催化氧还原催化剂，进行电化学测试，包括循环伏安和线性扫描伏安等实验。
实验结果表明，经过氮掺杂后，LSC-N的催化活性显著提高，电流密度明显增大，并且其还原峰位向正方向移动了约50 mV。
这表明氮掺杂可以有效调节碳基催化剂的电子结构，并且有利于提高氧还原反应的活性和稳定性。
此外，LSC-N还表现出优异的循环稳定性和防止甲醇上拍效应的能力，说明其具有潜在的应用价值。
综上所述，本文成功制备了一种莲子衍生氮掺杂碳，经过电化学测试表明，此种催化剂具有良好的电催化氧还原活性和稳定性，为碳基催化剂的改性和开发提供了新思路，并具有一定的应用前景。
《NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2性能及应用》范文
《NiOOH@氮掺杂碳纤维电催化还原O2制H2O2性能及应用》篇一一、引言近年来，随着全球能源危机和环境问题的加剧，开发清洁、可持续的能源转化和储存技术已成为科研领域的热点。
电催化技术因其高效、环保的特性，在能源转换和环境保护领域展现出巨大的应用潜力。
其中，电催化还原氧气（O2）制取过氧化氢（H2O2）是一种重要的电化学过程，具有广泛的应用前景。
本文重点研究NiOOH负载在氮掺杂碳纤维（N-doped Carbon Fibers，NCFs）上的电催化性能及其在H2O2制备中的应用。
二、NiOOH@氮掺杂碳纤维的制备与表征本部分主要介绍NiOOH负载在氮掺杂碳纤维上的制备方法及材料表征。
首先，采用适当的化学气相沉积或湿化学方法在碳纤维上掺杂氮原子，以改善其电化学性能。
随后，通过浸渍法、化学浴沉积或原位生长等方法将NiOOH负载在NCFs上。
采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对制备的NiOOH@NCFs进行表征，以分析其形貌、结构和组成。
三、电催化还原O2制H2O2性能研究本部分重点研究NiOOH@NCFs的电催化还原O2制H2O2性能。
首先，在三电极体系中，通过线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试方法，评估NiOOH@NCFs的电催化活性及稳定性。
此外，还研究电流密度、温度、pH值等条件对电催化过程的影响。
通过对电催化过程中间产物的分析，探究H2O2的生成机制和反应路径。
四、性能优化与机理探讨针对电催化过程中可能存在的问题，如催化剂活性不足、稳定性差等，进行性能优化。
通过调整NiOOH的负载量、改变NCFs的掺氮类型和比例等方法，提高催化剂的电催化性能。
同时，结合理论计算和实验结果，探讨NiOOH@NCFs的电催化机理及H2O2生成过程中的关键步骤。
五、应用领域及前景本部分主要讨论NiOOH@NCFs在电催化还原O2制H2O2领域的应用及前景。
H2O2作为一种重要的化工原料和氧化剂，广泛应用于纺织、造纸、漂白、污水处理等领域。
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能
莲子衍生氮掺杂碳的制备及其电催化氧还原反应性能随着环保意识的不断增强和新能源技术的发展，氢能技术逐渐受到关注。
氢能技术的核心是氢的制备和储存，其中电催化氧还原反应（ORR）是氢能电池的重要部分。
使用高效的电催化氧还原催化剂是解决ORR过程中的有效途径。
在催化剂中，氮掺杂碳材料因其低成本、高活性和良好的稳定性而备受关注。
因此，本文通过以莲子为原料，利用高温热解法，制备了一种氮掺杂碳材料（莲子衍生氮掺杂碳，LZN）。
并研究了其电催化氧还原反应性能。
实验方法：首先将莲子外壳去除，将其果肉磨成细粉末，然后将其加入氮气保护下的炉管中，并利用高温热解法，制备出LZN。
接下来，通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对其形貌和结构进行了表征。
最后，通过循环伏安法、转化电流密度-电位法等手段评估了LZN的电催化氧还原反应性能。
结果分析：SEM和TEM分析发现，LZN材料具有较大的比表面积和孔隙度。
XRD分析发现，LZN材料存在较多的石墨烯结构，并且经过氮掺杂处理后，材料表面出现了新的氮功能团。
循环伏安曲线和转化电流密度-电位曲线表明，LZN在氧还原反应中表现出较好的催化活性和稳定性。
LZN的氧还原反应起始电位为-0.1 V（vs.SCE），转化电流密度为-7.2 mA/cm2，相对于商业化Pt/C催化剂，LZN表现出相似的活性，但是LZN表现出更好的稳定性。
综上所述，本文通过利用莲子制备出一种氮掺杂碳材料（LZN），并研究了其电催化氧还原反应性能。
LZN具有较大的比表面积和孔隙度，存在较多的石墨烯结构，并且经过氮掺杂处理后，材料表面出现了新的氮功能团。
LZN在氧还原反应中表现出较好的催化活性和稳定性。
LZN的制备方法简单，成本低，同时也具有潜在的应用前景。