多孔納米碳材料以及金屬氮化物的制備和電催化性能研究.pdf

1、隨著能源問題以及環(huán)境問題的日益嚴重，為了解決這些問題，本課題組研究了析氫反應、氧還原反應和氮還原反應。
　　本論文主要工作如下:
　　(1)N、P、Fe共摻雜多孔碳納米片(N，P，F(xiàn)e-NPC)的宏量制備與其雙功能催化性能。
　　利用廉價、簡便、可批量制備的高純度的葛根粉作為碳源，進行N、P、Fe等元素共摻雜，在沸水中可得到碳溶膠，進行12h凍干處理后，在管式馬弗爐中進行熱處理，在氨氣氣氛中，進行950℃保溫，保溫時長

2、為1h，升溫和冷卻速率均為5℃min-1，最終得到N、P、Fe共摻雜多孔碳納米片。該材料具有較大的BET比表面積（776.68m2g-1），孔主要為介孔，孔徑為4nm，其中，N、P、Fe的含量分別是6.43％、1.54％、1.11％。在0.1M KOH的電解質(zhì)溶液中進行ORR催化性能測試，具有較好的ORR催化性能，起始電位為957mV vs RHE，半峰電位為862mVvsRHE，比commercial Pt/C(20％)的起始電位要正

3、25mV，比其半峰電位要正32mV。同時，分別在0.5M H2SO4和1.0M KOH中進行了析氫性能的測試。在0.5MH2SO4中，當電流密度-10mA cm-2，N，P，F(xiàn)e-NPC的電位是-0.073V vs RHE，比commercial Pt/C(20％)催化劑小34mV。在1.0M KOH中，當電流密度為-10mA cm-2，N，P，F(xiàn)e-NPC的電位為-0.355V vs RHE，比commercial Pt/C(20％)

4、催化劑負277mV，也表現(xiàn)了它的良好析氫性能。
　　(2)多孔二氮化三鉬/碳化二鉬(Mo3N2/Mo2C)復合材料的制備與其氮還原性能。
　　利用鉬酸銨((NH4)6Mo7O24·4H2O)作為鉬源，加入苯胺（ArNH2）后，使用HCl調(diào)節(jié)PH至4-5，完全生成白色沉淀，再進行油浴處理，溫度為50℃，保溫6h后。烘箱中80℃，保溫24h。得到前軀體。將前驅(qū)體放入管式馬弗爐中進行處理。在氨氣氣氛中，保溫溫度為800℃，保溫時間

5、1h，升、降溫速率均為2℃min-1。最終得到多孔二氮化三鉬/碳化二鉬(Mo3N2/Mo2C)復合材料。該材料具有介孔，孔徑為21nm。其中，Mo3N2/Mo2C的物質(zhì)的量比為1∶3.30。在0.1M KOH的電解質(zhì)溶液中進行氮還原催化性能測試。結(jié)果表明，該材料具有較好的氮還原催化性能，在電位為-1.3V時，其產(chǎn)率為32.64mg h-1m2，法拉第效率為5.42％。
　　(3)納米氮化鈦(TiN)顆粒的制備
　　利用鈦酸丁