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三维氮磷共掺杂石墨烯的制备及电催化氧还原性能研究
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作者 靳伟诺 秦勇 刘扬 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期118-123,128,共7页
氧还原反应(ORR)是燃料电池和金属-空气电池的阴极反应,其缓慢的动力学是目前掣肘燃料电池和金属空气电池发展的主要因素。为了使反应顺利进行,常常需要使用金属(包括贵金属和过渡金属)基催化剂,但这些催化剂存在价格高、稳定性差等缺... 氧还原反应(ORR)是燃料电池和金属-空气电池的阴极反应,其缓慢的动力学是目前掣肘燃料电池和金属空气电池发展的主要因素。为了使反应顺利进行,常常需要使用金属(包括贵金属和过渡金属)基催化剂,但这些催化剂存在价格高、稳定性差等缺陷。非金属原子掺杂的碳基催化剂近年来被认为是一种具有前景的ORR电催化剂。在此,使用单一前驱体磷酸三聚氰胺和氧化石墨烯经水热然后退火制备了三维氮磷共掺杂石墨烯材料(3DNPG)。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对3DNPG的结构与组成进行了表征。结果表明:3DNPG具有独特的三维网状结构、较大的比表面积(514.38m 2/g),特别是还具有非常高的N(15.53%)和P(6.61%)掺杂量。用作碱性溶液里ORR的催化剂时,其起始电位为0.994V,半波电位为0.817V,极限电流为5.34mA/cm^(2),在48h后电流密度保持率仍维持在99%,因此是一种兼具优异活性和循环稳定性的ORR催化剂,在燃料电池、金属-空气电池等领域具有非常重要的应用价值。 展开更多
关键词 三维石墨 磷共掺杂石墨 还原反应 电催化剂
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基于还原氧化石墨烯-MXene三维气凝胶修饰碳纤维超微电极的一氧化氮检测
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作者 韦相宇 尚翎君 +3 位作者 李振新 于帅群 解琳艳 任琼琼 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期286-292,共7页
一氧化氮(NO)作为人体内重要的二级信使,在多种生理过程中起到关键作用,对其高灵敏度、高选择性的在体检测至关重要。基于电化学方法快速、准确、灵敏度高等优点,本研究提出了基于还原氧化石墨烯-MXene三维复合材料修饰碳纤维超微电极... 一氧化氮(NO)作为人体内重要的二级信使,在多种生理过程中起到关键作用,对其高灵敏度、高选择性的在体检测至关重要。基于电化学方法快速、准确、灵敏度高等优点,本研究提出了基于还原氧化石墨烯-MXene三维复合材料修饰碳纤维超微电极的NO检测方法。利用碳纤维超微电极极小的体积、良好的生物相容性和较高的灵敏度等优点,最大限度的减小电极本身对生物体的刺激和损伤。利用还原氧化石墨烯-MXene复合材料大的比表面积、高电导率、丰富的多孔结构及金纳米材料对NO的高催化性能,聚苯胺和聚邻苯二氨的高导电性和分子过滤性能,提高了电极的灵敏度和选择性。测得NO的线性检测范围为0.11~235.67μmol/L(R^(2)=0.998),检出限(S/N=3)为16.8 nmol/L,灵敏度为0.23 nA/(μmol/L)。该电极对抗坏血酸、多巴胺等体内常见干扰物没有响应,具有较强的抗干扰能力。 展开更多
关键词 氧化 MXene 三维还原氧化石墨 碳纤维超微电极
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氮掺杂氧化石墨烯的制备及其对棉织物的负载改性
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作者 闫佳瞳 郭琦 《现代纺织技术》 北大核心 2024年第8期7-14,共8页
为开发具有阻燃、导电复合功能织物,制备了氮掺杂氧化石墨烯,并利用其对棉织物进行负载改性。测试改性前后棉织物的质量增重率、阻燃、表面比电阻及断裂强力、抗弯刚度等服用性能,分析氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的可行性。结果表明... 为开发具有阻燃、导电复合功能织物,制备了氮掺杂氧化石墨烯,并利用其对棉织物进行负载改性。测试改性前后棉织物的质量增重率、阻燃、表面比电阻及断裂强力、抗弯刚度等服用性能,分析氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的可行性。结果表明:分散液(氮掺杂氧化石墨烯/氧化石墨烯)对棉织物负载改性的最佳质量浓度为6 g/L。在此质量浓度下,改性棉织物的质量增重率、极限氧指数、断裂强力及抗弯刚度均随分散液(氮掺杂氧化石墨烯/氧化石墨烯)负载改性次数的增加而上升,表面比电阻与透气率则随氮掺杂氧化石墨烯负载改性次数的增加而降低。负载改性到达一定次数时,各项性能指标趋于稳定。同时,氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的交联稳定性优于氧化石墨烯负载改性棉织物,使得氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的质量增重率、极限氧指数、断裂强力与抗弯刚度高于氧化石墨烯负载改性棉织物,表面比电阻与透气率低于氧化石墨烯负载改性棉织物。水洗负载改性7次的改性棉织物,发现水洗4次时的性能指标与未经水洗负载改性1次的性能指标相当。文章发现利用氮掺氧化杂氧化石墨烯负载改性来制备复合功能棉织物具有可行性,为氧化石墨烯材料在功能织物中的应用提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 掺杂氧化石墨 质量增重率 阻燃 表面比电阻 服用性能
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氮掺杂氧化石墨烯的制备及其氧还原催化性能研究
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作者 石璞 陈真 李文 《包装学报》 2020年第2期16-21,29,共7页
以腺嘌呤为掺杂氮源,以均苯三酸为辅助碳源,采用水热法对多层氧化石墨烯进行氮掺杂,在惰性气氛下煅烧得到氮掺杂氧化石墨烯(NGO),重点研究了腺嘌呤用量对产物的氧还原催化性能的影响。利用上海辰华电化学工作站,采用线性扫描伏安法对其... 以腺嘌呤为掺杂氮源,以均苯三酸为辅助碳源,采用水热法对多层氧化石墨烯进行氮掺杂,在惰性气氛下煅烧得到氮掺杂氧化石墨烯(NGO),重点研究了腺嘌呤用量对产物的氧还原催化性能的影响。利用上海辰华电化学工作站,采用线性扫描伏安法对其氧还原催化性能进行测试分析,并利用Koutecky-Levich方程对其氧还原电子转移数进行计算。结果表明,以腺嘌呤作为氮源能够大幅度地提高氧化石墨烯的催化性能,当腺嘌呤用量为6 mmol时,所制得的氮掺杂氧化石墨烯NGO-3的催化性能最好,催化氧气还原以4e-途径进行。 展开更多
关键词 水热法 掺杂 氧化石墨 还原反应
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石墨烯负载磷-氮复合阻燃剂的合成及其在聚乳酸改性中的应用
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作者 马文静 王瀚文 +4 位作者 徐菲 安世杰 朱志国 王文庆 王锐 《高分子材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期43-52,共10页
聚乳酸(PLA)是一种典型的生物降解绿色高分子材料,但其极限氧指数(LOI)仅为20%,高的可燃性限制了其应用安全性。文中以2-羧乙基苯基次磷酸、碳酰胺和还原氧化石墨烯(rGO)为原料合成了一种石墨烯负载磷-氮复合高效阻燃剂(CN-rGO),采用熔... 聚乳酸(PLA)是一种典型的生物降解绿色高分子材料,但其极限氧指数(LOI)仅为20%,高的可燃性限制了其应用安全性。文中以2-羧乙基苯基次磷酸、碳酰胺和还原氧化石墨烯(rGO)为原料合成了一种石墨烯负载磷-氮复合高效阻燃剂(CN-rGO),采用熔融共混法制备了PLA/CN-rGO复合物,对其阻燃性能及其作用机理进行了研究分析。极限氧指数、垂直燃烧等级和锥形量热等测试结果表明,CN-rGO是一种高效阻燃剂,其质量分数为1%时,PLA/CN-rGO的LOI明显提升至37%,达到难燃级别;垂直燃烧等级为V-0级,能够离火自熄;最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别降低了40.2%和23.1%。机理研究表明,CN-rGO在凝聚相和气相均产生阻燃作用,综合提高了阻燃性能。另外,PLA/CN-rGO的表面电阻达到抗静电性级别,说明CN-rGO具有多功能性。 展开更多
关键词 聚乳酸 还原氧化石墨 磷-复合阻燃剂 阻燃性能 抗静电性能
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氮掺杂还原氧化石墨烯负载铂催化剂的制备及甲醇电氧化性能 被引量:7
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作者 王丽 马俊红 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1267-1273,共7页
采用高温热解聚苯胺修饰的氧化石墨烯(PANI-GO),得到了氮掺杂的还原氧化石墨烯碳材料(N-RGO),以其负载Pt制备了Pt/N-RGO纳米结构电催化剂.采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)谱及拉曼光谱等技术对N-RGO和Pt/N-RG... 采用高温热解聚苯胺修饰的氧化石墨烯(PANI-GO),得到了氮掺杂的还原氧化石墨烯碳材料(N-RGO),以其负载Pt制备了Pt/N-RGO纳米结构电催化剂.采用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)谱及拉曼光谱等技术对N-RGO和Pt/N-RGO的形貌及结构进行了表征,用循环伏安、计时电流等电化学技术研究了Pt/N-RGO电极催化剂对CO溶出反应和甲醇电氧化反应的催化性能.结果表明:高温热解PANIGO可同时实现GO的还原及其氮掺杂的过程,氮掺杂引起还原氧化石墨烯碳材料表面缺陷结构和导电性的增加;与相应的未掺杂氮样品Pt/RGO相比较,Pt/N-RGO样品上Pt颗粒的分散更均匀,显示出更强的抗CO毒化能力和更高的甲醇电氧化催化活性及稳定性. 展开更多
关键词 聚苯胺 还原氧化石墨 掺杂 铂电催化剂 甲醇氧化
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不同氮掺杂石墨烯氧还原反应活性的密度泛函理论研究 被引量:15
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作者 王俊 李莉 魏子栋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第1期321-328,共8页
N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注。然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议。本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究。能带... N掺杂石墨烯作为一种具有较高活性和稳定性的氧还原反应(ORR)催化剂,受到人们的广泛关注。然而不同的N掺杂类型对氧还原活性的影响一直存在争议。本文通过密度泛函理论分别对石墨型和吡啶型两种N掺杂石墨烯的ORR活性进行比较研究。能带结构分析表明,石墨氮掺杂石墨烯(GNG)的导电性随掺N量的增加而降低;吡啶氮掺杂石墨烯(PNG)的导电性则随掺N量的增加先提高后降低。当N掺杂浓度达到4.2%(原子分数)时,PNG具有最优导电性。且当N掺杂浓度大于1.4%时,PNG的导电率总是高于GNG。氧还原自由能阶梯曲线发现O_2的质子化是整个氧还原过程的潜在控制步骤。在同等氮掺杂浓度下,O_2的质子化自由能能变在GNG上低于在PNG上,意味着若在同等电子传输能力的情况下,GNG具有比PNG更优异的催化活性。进一步分析发现:当N掺杂浓度在低于2.8%时,GNG和PNG导电性差异小,其催化ORR活性由O_2质子化反应难易程度决定,GNG的催化活性优于PNG;当N掺杂浓度高于2.8%时,氮掺杂石墨烯的电子传输性能(导电性)成为决定催化剂ORR活性的主要因素,因此PNG表现出较GNG更高的活性。 展开更多
关键词 还原反应 掺杂石墨 吡啶 石墨 密度泛函理论
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氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能 被引量:15
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作者 彭三 郭慧林 亢晓峰 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1778-1786,共9页
以氧化石墨烯(GO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和氮掺杂剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(NG).利用场发射透射电子显微镜(FETEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、zeta电位和... 以氧化石墨烯(GO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和氮掺杂剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(NG).利用场发射透射电子显微镜(FETEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、zeta电位和纳米粒度分析、循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)等手段对材料的形貌、结构、成分和电化学性质进行表征.结果显示:DMKO能有效地还原GO,且通过调节GO与DMKO的质量比,可以得到不同还原效果的NG,其氮含量范围为4.40%-5.89%(原子分数);GO与DMKO的质量比为1:0.7时制备的氮掺杂石墨烯(NG-1)在O2饱和0.1 mol·L-1KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能最佳,其ORR峰电流为0.93 mA·cm-2,电子转移数为3.6,这归因于其较高含量的吡啶-N增加了材料的ORR活性位点.此外,石墨化-N由于其较高的电子导电性倾向于产生较高的氧还原峰电流,而吡啶-N较低的超电势倾向于产生较正的氧还原峰电位.与商用Pt/C相比,该材料展现出了优异的抗CH3OH"跨界效应"的特性. 展开更多
关键词 石墨 掺杂 还原反应 电催化
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氮掺杂石墨烯修饰电极的制备及对鸟嘌呤的电催化氧化 被引量:4
9
作者 郑波 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期780-784,共5页
采用高温热退火方法制备了氮掺杂的石墨烯,并制备了氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极(NG/GCE),研究其对鸟嘌呤的电催化氧化作用。实验考察了溶液pH值、扫速、鸟嘌呤浓度的影响。结果表明,鸟嘌呤在NG/GCE上的氧化是不可逆过程,修饰电极可以增强... 采用高温热退火方法制备了氮掺杂的石墨烯,并制备了氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极(NG/GCE),研究其对鸟嘌呤的电催化氧化作用。实验考察了溶液pH值、扫速、鸟嘌呤浓度的影响。结果表明,鸟嘌呤在NG/GCE上的氧化是不可逆过程,修饰电极可以增强鸟嘌呤在电极表面的吸附,对鸟嘌呤具有很好的电催化氧化性能,降低了鸟嘌呤氧化电位。在pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液中检测鸟嘌呤,其氧化峰电流在5.0×10-6~1.0×10-4 mol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限(3σ)为1.0×10-6 mol/L。 展开更多
关键词 石墨 掺杂 鸟嘌呤 电催化氧化
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氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能 被引量:1
10
作者 李亮 陈海春 +3 位作者 邱唯楚 申小松 喻航达 喻湘华 《武汉工程大学学报》 CAS 2018年第4期410-414,共5页
为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜(NG/Cu_2O)复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与... 为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜(NG/Cu_2O)复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu_2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B(RhB)染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu_2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。 展开更多
关键词 掺杂石墨 氧化亚铜 复合材料 凝胶
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氮掺杂石墨毡对水系醌基氧化还原液流电池性能的影响
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作者 张衡 夏力行 +2 位作者 姜珊 王福芝 谭占鳌 《电化学(中英文)》 CAS 北大核心 2023年第12期1-11,共11页
电极的性能是实现水系醌基氧化还原液流电池(AQRFBs)高能量效率的关键。本文采用尿素水热反应对石墨毡(GF)进行改性,同时研究了水热反应时间对氮掺杂石墨毡表面官能团和结构的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔隙度分析仪(B... 电极的性能是实现水系醌基氧化还原液流电池(AQRFBs)高能量效率的关键。本文采用尿素水热反应对石墨毡(GF)进行改性,同时研究了水热反应时间对氮掺杂石墨毡表面官能团和结构的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔隙度分析仪(BET)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对改性电极的表面形貌、比表面积、碳缺陷、元素含量和表面官能团进行了表征。然后,通过循环伏安法、电化学阻抗谱和单电池循环对改性电极的电化学性能进行了研究。结果表明,氮掺杂提高了石墨毡的比表面积、亲水性和电导率。氮掺杂石墨毡(NGFs)具有优异的电化学催化活性和较低的电荷转移电阻。与GF相比,在100 mA·cm^(-2)时,电池负极使用NGF-6电极后,醌基氧化还原液流电池的能量效率提高了8.0%。 展开更多
关键词 掺杂石墨 能量效率 水系醌基氧化还原液流电池 电荷转移电阻 亲水性
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Fe/Co/Ni-N共掺杂石墨烯氧还原反应活性的DFT研究
12
作者 马俊杰 宁锴 +4 位作者 王婷 刘建峰 袁斌霞 潘卫国 施正荣 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第3期85-90,共6页
为了研究Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯的氧还原反应(ORR)活性,比较单金属原子和氮不同的掺杂方式对石墨烯ORR活性的影响.利用Materials Studio软件建立了Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯模型,然后将氧气分子分别吸附在Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯模型表面上.采... 为了研究Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯的氧还原反应(ORR)活性,比较单金属原子和氮不同的掺杂方式对石墨烯ORR活性的影响.利用Materials Studio软件建立了Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯模型,然后将氧气分子分别吸附在Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯模型表面上.采用CASTEP模块对构建的模型进行结构优化并模拟计算,分析了Fe/Co/Ni-N掺杂石墨烯的吸附能、脱附能和导电性变化规律.基于模拟计算,发现单金属原子掺杂石墨烯时,Fe掺杂石墨烯的ORR活性优于Co和Ni;单金属原子和氮共掺杂石墨烯时,Fe-N掺杂石墨烯的ORR活性高于Co-N和Ni-N掺杂石墨烯,且M-N4-G形态的ORR活性优于M-N1-G、M-N2-G和M-N3-G. 展开更多
关键词 单金属原子 掺杂 石墨 还原反应 DFT模拟
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氮掺杂石墨烯水凝胶薄膜制备及其氧还原催化性能研究 被引量:2
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作者 陶婧颖 胡飞 +2 位作者 王戈 符冬菊 杨晓伟 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期894-898,共5页
以氧化石墨烯分散液为前驱体、尿素为主要氮源,经水热还原和真空抽滤后制得不同氧还原催化活性的氮掺杂石墨烯水凝胶薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、激光拉曼光谱仪、循环伏安等手段对材料的形貌、结构和氧还原电催化性... 以氧化石墨烯分散液为前驱体、尿素为主要氮源,经水热还原和真空抽滤后制得不同氧还原催化活性的氮掺杂石墨烯水凝胶薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、激光拉曼光谱仪、循环伏安等手段对材料的形貌、结构和氧还原电催化性能进行表征。结果显示:制得的氮掺杂石墨烯水凝胶薄膜的含氮量在2.37~4.22%之间,其中氮元素主要以吡啶型和吡咯型形式存在。当氮含量为4.22%时,氮掺杂石墨烯水凝胶薄膜具有最小的氧还原起始电位,约为0.15 V,以及最大的极限电流密度,达2.75 m A/cm^2,显示出较好的氧还原催化性能。 展开更多
关键词 石墨 掺杂 还原 水凝胶薄膜 水热法
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硼掺杂还原氧化石墨烯吸附六价铬的动力学和热力学研究 被引量:7
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作者 陈锋 马路路 +4 位作者 张谋 郭世浩 徐子豪 马培 刘帅霞 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期139-144,149,共7页
以氧化石墨烯为碳源,硼酸为硼源,采用水热法一步制得硼掺杂还原氧化石墨烯(B-RGO),利用扫描电镜、X射线衍射和红外光谱表征其物理性能,并首次研究其对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和热力学。结果表明,B-RGO中B含量为7.16at%,为纳米片状无序结构碳... 以氧化石墨烯为碳源,硼酸为硼源,采用水热法一步制得硼掺杂还原氧化石墨烯(B-RGO),利用扫描电镜、X射线衍射和红外光谱表征其物理性能,并首次研究其对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和热力学。结果表明,B-RGO中B含量为7.16at%,为纳米片状无序结构碳,表面存在含氧和含硼官能团,可以提供更多的活性吸附位点,因而其对Cr(Ⅵ)的吸附性能优于RGO和GO。测试发现,其动力学符合准二级动力学模型,相关系数R^2为0.992,化学吸附起主导作用;粒子内扩散模型表明,吸附的速率由膜扩散和内扩散共同控制。不同温度下的吸附等温线更符合Langmuir等温式,最大吸附量为119mg/g(318K),0<RL<1,说明B-RGO吸附Cr(Ⅵ)为有利吸附。热力学参数ΔG^0<0,ΔH^0>0,ΔS^0>0,表明B-RGO吸附Cr(Ⅵ)的过程是自发的、吸热的熵增反应。 展开更多
关键词 掺杂还原氧化石墨 吸附 六价铬 动力学 热力学
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一步热解合成氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子及其对氧还原反应的电催化性能 被引量:2
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作者 赵卫芳 郭梦薇 +3 位作者 朱振涛 许娟 陈智栋 曹剑瑜 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期84-86,89,共4页
采用便捷的一步热解途径合成了氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子(Co/NG),并表征了其结构、形貌和表面性质,进一步评价了Co/NG作为阴极催化剂对氧还原反应的电催化性能。透射电镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)谱分析显示平均粒径21.4nm的Co纳米粒... 采用便捷的一步热解途径合成了氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子(Co/NG),并表征了其结构、形貌和表面性质,进一步评价了Co/NG作为阴极催化剂对氧还原反应的电催化性能。透射电镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)谱分析显示平均粒径21.4nm的Co纳米粒子较均匀地分散在三维多孔状石墨烯上。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Co/NG存在两类含氮组分,即吡啶氮和吡咯氮。电化学测试结果显示,Co/NG催化剂在碱性介质中对氧还原反应的起始还原电位约-0.049V,极限电流密度为5.9mA/cm^2。其电催化活性与商业化Pt/C相当。 展开更多
关键词 掺杂石墨 质子交换膜燃料电池 还原反应 非贵金属催化剂
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基于内嵌钴/氮掺杂多孔碳三维石墨烯笼的抗团聚高效氧还原电催化剂 被引量:5
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作者 修陆洋 于梦舟 +2 位作者 杨鹏举 王治宇 邱介山 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期715-725,共11页
氧还原反应是决定燃料电池、金属-空气电池等多种新型清洁能源存储与转化技术之性能与应用的关键反应.铂及其合金是目前催化活性最好的氧还原反应催化剂,但其高昂的成本限制了规模化应用.在小尺寸效应作用下,微纳米结构催化剂颗粒在电... 氧还原反应是决定燃料电池、金属-空气电池等多种新型清洁能源存储与转化技术之性能与应用的关键反应.铂及其合金是目前催化活性最好的氧还原反应催化剂,但其高昂的成本限制了规模化应用.在小尺寸效应作用下,微纳米结构催化剂颗粒在电极制备与电化学反应过程中的团聚限制了催化剂本征催化活性的充分发挥.本文基于喷雾热解技术,发展了一种基于内嵌钴/氮掺杂多孔碳三维石墨烯笼的高活性、抗团聚非贵金属氧还原反应催化剂.此结构中,金属有机骨架化合物ZIF-67衍生的钴/氮掺杂多孔碳纳米结构是催化氧还原反应的活性中心,包覆其外的三维石墨烯笼不仅可在钴/氮掺杂碳纳米结构之间构建连续的三维载流子传导网络,且可高效抑制其在催化剂制备与电化学反应过程中的团聚与活性损失.在碱性电解液中,此类非贵金属催化剂表现出可与铂基催化剂媲美的氧还原反应活性和优异的稳定性. 展开更多
关键词 还原反应 电催化剂 钴/掺杂 三维石墨 喷雾干燥
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三维氮掺杂石墨烯气凝胶负载钴酞菁作为高效的氧气还原反应催化剂 被引量:3
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作者 俞丁凌 张博文 何兴权 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2176-2183,共8页
通过两步溶剂热法制备得到三维氮掺杂石墨烯与吡啶氧基钴酞菁的复合材料(CoTPPc/NGA).该复合材料具有优良的氧气还原性能,在起峰电位和半波上接近商业化的铂碳催化剂(Pt/C),且在稳定性和抗甲醇性能上优于铂碳催化剂,有望代替铂碳催化剂... 通过两步溶剂热法制备得到三维氮掺杂石墨烯与吡啶氧基钴酞菁的复合材料(CoTPPc/NGA).该复合材料具有优良的氧气还原性能,在起峰电位和半波上接近商业化的铂碳催化剂(Pt/C),且在稳定性和抗甲醇性能上优于铂碳催化剂,有望代替铂碳催化剂成为碱性直接甲醇燃料电池的阴极催化剂. 展开更多
关键词 掺杂石墨 气凝胶 钴酞菁 氧气还原反应
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氮掺杂石墨烯/多酚氧化酶修饰电极检测苯酚 被引量:4
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作者 李晓霞 朴金花 梁振兴 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1306-1312,共7页
制备了基于氮掺杂石墨烯的多酚氧化酶修饰电极,并将其应用于苯酚的检测。首先利用改进的Hummers方法制备氧化石墨,然后以聚苯胺为氮源,采用水热还原法制备了氮掺杂石墨烯材料,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对制备得到的氮掺杂石墨... 制备了基于氮掺杂石墨烯的多酚氧化酶修饰电极,并将其应用于苯酚的检测。首先利用改进的Hummers方法制备氧化石墨,然后以聚苯胺为氮源,采用水热还原法制备了氮掺杂石墨烯材料,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对制备得到的氮掺杂石墨烯进行微观结构表征。将制备得到的氮掺杂石墨烯与多酚氧化酶复合,利用戊二醛交联的方法制备酶修饰电极,采用循环伏安法、差示脉冲伏安法等电化学方法研究了该酶修饰电极的电化学性能及最优运行条件,结果表明在pH值为6.5时酶修饰电极性能最优;该酶修饰电极对苯酚的检出限为1.21×10^-6 mol·L^-1(S/N=3),线性检测范围为2×10^-5~7.7×10^-4 mol·L^-1。同时,该酶修饰电极具有很好的抗干扰性能,可用于水中苯酚含量的检测。 展开更多
关键词 酶修饰电极 多酚氧化 掺杂石墨 苯酚
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氮掺杂氧化石墨烯对HMX热分解性能的影响 被引量:9
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作者 张婷 郭雨 +2 位作者 李瑶瑶 郭兆琦 马海霞 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期346-351,共6页
为研究氮掺杂氧化石墨烯对环四亚甲基四硝胺(HMX)热分解性能的影响,采用Hummer法制备出氧化石墨烯(GO),然后以尿素为氮源,通过水热还原法得到一种氮掺杂氧化石墨烯(N-GO);采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电... 为研究氮掺杂氧化石墨烯对环四亚甲基四硝胺(HMX)热分解性能的影响,采用Hummer法制备出氧化石墨烯(GO),然后以尿素为氮源,通过水热还原法得到一种氮掺杂氧化石墨烯(N-GO);采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)及傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对其结构进行了表征,并将其复合到HMX中得到N-GO/HMX,采用差示扫描量热法研究了氮掺杂氧化石墨烯对HMX的催化热分解作用。结果表明,氮掺杂氧化石墨烯对HMX的热分解催化活性比未掺杂的石墨烯好,可使HMX的放热分解温度从283.16℃提前至281.96℃,表观活化能从514.61kJ/mol降至484.36kJ/mol,指前因子从1046.86s^-1降至1044.05s^-1。这是源于N原子掺杂进入石墨烯骨架后,引入未配对的电子对,从而增加了石墨烯表面电荷密度和可参与反应的活性位点,进而促进HMX的分解。 展开更多
关键词 分析化学 掺杂石墨 催化活性 水热还原 HMX 氧化石墨
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固相剪切磨盘碾磨法制备四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料及其在锂离子电池中的应用 被引量:3
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作者 王青福 刘新刚 +1 位作者 康文彬 张楚虹 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第21期3689-3696,共8页
固相剪切磨盘碾磨法是一种基于全固相反应、不同于传统球磨方法制备微纳米基功能复合材料的新方法。本文以石墨和纳米四氧化三铁为原料,三聚氰胺为氮掺杂剂,采用固相剪切磨盘碾磨法,成功制备了四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料(Fe_3O_4/... 固相剪切磨盘碾磨法是一种基于全固相反应、不同于传统球磨方法制备微纳米基功能复合材料的新方法。本文以石墨和纳米四氧化三铁为原料,三聚氰胺为氮掺杂剂,采用固相剪切磨盘碾磨法,成功制备了四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料(Fe_3O_4/N-G)。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)测试和电化学测试对样品结构、形貌和电化学性能进行表征。测试结果显示:该方法能够在将石墨剥离成少数层石墨烯的同时,实现石墨烯的氮掺杂以及与Fe_3O_4的均匀复合,最终制得Fe_3O_4/N-G复合材料;将该复合材料作为锂离子电池负极材料,表现出优异的循环稳定性,在100mA·g-1的电流密度下经过100次循环后,Fe_3O_4/N-G可逆比容量保持在869 mAh·g-1,远高于纯Fe_3O_4的78mAh·g-1。该方法为制备石墨烯基复合电极材料提供了绿色环保、简便易行的新方法。 展开更多
关键词 氧化三铁/掺杂石墨复合材料 固相剪切磨盘碾磨 锂离子电池
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