氮掺杂碳管载钯催化剂的制备及其电催化甘油氧化性能

通过软模板法制备得到两端封闭的中空管状聚吡咯(PPy-NTs),以其作为前体经过不同温度高温碳化得到含氮碳纳米管(N-CNTs),负载钯金属制备得到了Pd/N-CNTs电催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对催化剂结构、形貌及组成进行表征,使用电化学工作站对催化剂进行对甘油氧化反应的电催化性能研究.结果表明,制备得到的催化剂中,Pd/N-CNTs(800)对甘油氧化的电催化活性最优.Pd/N-CNTs(800)中N-CNTs为两端封闭的中空管状结构,形貌较均一;钯纳米粒子均匀分布在N-CNTs载体上,平均粒径2±0.2 nm.其对甘油氧化的峰电流值为2.08 A·mg■;在-0.1 V恒电位下1 800 s时的稳态电流值为0.59 A·mg■,是Pd/C催化剂的2.15倍;表现出了良好的甘油氧化电催化性能.     

可用于航空锂电池正极材料LiFePO4氮掺杂碳包覆改性研究

以二氰二胺为氮掺杂剂,采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂碳包覆LiFePO_4的复合材料,并且分析了氮掺杂量对电极材料结构与性能的影响。研究结果表明,柠檬酸和二氰二胺在高温下的原位分解使合成的LiFePO_4颗粒表面包覆了一层氮掺杂的碳膜,有效的增加了各颗粒间的电接触,改善了LiFePO_4的电化学性能。当氮掺杂量为0.35 wt%时,LiFePO_4@N_(0.35%)C样品具有最优良的电化学性能。在2.5~4.2 V的电压范围内,电极材料在0.1 C倍率下的首次放电比容量达到157.2 mAh/g,经过30个循环后放电容量基本不变。     

负载纳米Pt的生物质氮掺杂碳材料用于甲醇催化性能研究

天然蚕茧经氨水溶液处理后,煅烧得到氮掺杂生物质碳材料,SEM电镜下观察其具有丰富而复杂的类石墨烯多孔结构.之后通过乙二醇还原氯铂酸钾得到负载Pt纳米粒子的生物质氮掺杂碳材料催化剂.对合成材料进行XRD、XPS、SEM等结构表征及电化学性能测试,结果显示该复合材料在酸性甲醇溶液中具有较好的甲醇催化性能和稳定性.     

氮掺杂碳点诱导可稳定分散高导电纳米聚苯胺的合成

为改善聚苯胺(PANI)在溶剂中的分散性并提高其电导率,在PANI的合成过程中引入零维的氮掺杂碳点(N-CDs)作为硬模板以诱导生成小尺寸、单分散的N-CDs/PANI复合材料。结果表明：N-CDs的引入改善了PANI的分散性;N-CDs/PANI复合材料的电导率显著提高(N-CDs/PANI的电导率是PANI的2.8倍);包覆N-CDs/PANI环氧涂层的冷轧碳钢片的防腐性能明显优于包覆PANI环氧涂层的冷轧碳钢片的防腐性能。通过氮掺杂碳点的引入成功合成了可稳定分散高导电的N-CDs/PANI复合材料。     

氮掺杂多孔碳的制备及其电化学性能研究

利用溶剂挥发结合高温热聚合法制备了氮掺杂多孔碳(NPC)材料,并通过SEM、TEM、TG、N_2吸附-脱附、XPS等表征手段对样品的微观形貌结构和元素组成进行了分析.结果表明,氮元素掺杂明显增加材料的比表面积和孔体积,当制备的氮掺杂多孔碳材料的含氮量为4.2%(原子分数)时,它的比表面积高达422.0m~2/g高于没有氮掺杂样品的301.1m~2/g.此外,采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗对NPC材料的电化学性能进行了深入研究.测试结果表明氮元素掺杂能够明显增加材料的比电容量,降低材料的内阻,极大提高碳材料的电化学性能.在0.5A/g的电流密度下,通过氮元素掺杂使得材料的比电容从83.8F/g提高至162.8F/g,内阻值从1.39Ω降低至0.47Ω;并且所得的氮掺杂多孔碳样品具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

基于硼氮共掺杂荧光碳点定量分析吡罗昔康

以邻苯二胺、谷氨酸及硼酸为前驱体,通过简单的一步水热法成功制备水溶性极好的硼氮共掺杂荧光碳点(B,N-CDs)。该B,N-CDs粒径约为20 nm,在吡罗昔康(PRX)的存在下,由于B,N-CDs和PRX之间存在强烈的电子或能量转移导致发生了强烈的荧光淬灭效应。据此,应用荧光碳点B,N-CDs作为荧光探针成功构建了高选择性、高灵敏性的PRX检测荧光传感器。实验数据显示,该传感器具有响应速度快、线性范围宽和检测限低等优点。检测PRX的线性范围为2×10~(-5)～1.5×10~(-4) mol/L,LOD为5.7×10~(-8) mol/L。该传感器用于实际样品检测得到了较好的回收率(94.3%～103.3%),充分说明B,N-CDs在药物检测领域具有很好的潜在应用价值。     

氮掺杂碳包覆的蛋黄壳结构硅负极材料

采用间苯二酚-甲醛为碳源,三聚氰胺为氮源,以NaOH为蚀刻剂,成功合成氮掺杂碳包覆的蛋黄壳结构硅(Si@void@N-C)锂离子电池复合负极材料.对样品进行XRD、 SEM和X射线电子能谱,透射电子显微镜(TEM)和电化学测试等表征及测试.结果表明,成功合成了蛋黄壳结构的Si@void@N-C复合负极材料.同时,该复合材料具有优异的电化学性能,以0.1 A/g的电流密度进行充放电,首次容量可达1 282.3 mAh/g,经过100次循环后,其比容量仍高达994.2 mAh/g,其容量保持率为77.5%,表现出了良好的循环性能.Si@void@N-C材料中,氮掺杂的碳壳可以增加复合材料的导电性,同时,蛋黄壳结构可有效缓解硅的体积效应,有利于形成稳定的SEI膜,从而提高电池的循环稳定性.     

氮掺杂荧光碳点的合成及其生物应用进展

杂原子掺杂碳点因其优异的性能而备受关注,其中以氮掺杂碳点（N-CDs）的研究最为广泛. N-CDs相较于普通碳点（CDs）具有更高的量子产率和发光性能. 优良的水溶性、低毒性、令人满意的生物相容性和良好的组织通透性,令其在生物分析检测、抗菌剂、生物医学成像和疾病治疗中显示出了巨大的应用前景. 文章简述了N-CDs的相关性能、合成策略及其在生物医学领域的相关应用.     

氮掺杂碳量子点荧光探针快速检测山梨酸钾

山梨酸钾属于酸性食品防腐剂,能有效地抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性,延长食品的保存时间,并保持食品原有的风味.本研究通过一步水热法合成了水溶性良好的荧光氮掺杂碳量子点（NCQDs）,基于山梨酸钾能有效地猝灭NCQDs而构建了快速检测山梨酸钾的荧光探针.在最佳实验条件下,山梨酸钾浓度在3.0×10^-5～1.0×10^-4mol/L和1.0×10^-7～3.0×10^-5mol/L范围内与NCQDs荧光猝灭强度呈现良好的线性关系,检出限为9.5×10^-8mol/L.我们已将其用于苏打水及白醋中山梨酸钾含量的测定,回收率分别为98.25%～102.7%和98.33%～101.8%.     

基于碳点的荧光传感器用于高灵敏检测苦味酸

以蔗糖为碳源,浓硝酸和1,2-乙二胺为氮源,采用酸碱中和放热法快速合成了一种氮掺杂荧光碳点(N-CDs),并构建了免标记检测苦味酸(PA)的荧光纳米传感器.PA可通过内滤效应(IFE)强烈猝灭N-CDs的荧光,基于此,建立了一种检测水溶液中PA的荧光分析方法,其线性范围为0.8μmol/L～49.6 μmol/L,检出...     

钴/氮掺杂多孔纳米碳材料催化选择性还原硝基芳烃

为提高非均相钴催化剂的还原性能,该文以钴、锌双金属类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)作为自牺牲模板,通过高温煅烧制备了氮掺杂多孔碳负载的钴催化剂(Co@NC)。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征及组成进行了表征。结果显示：高温煅烧之后,ZIFs前体的结构得到了很好的保留;所得催化剂可以在室温条件下,以水合肼作为还原剂,高产率和高选择性地还原硝基芳烃;且该催化剂具有优异的循环稳定性,循环10次之后催化活性和选择性没有明显的变化。     

氮掺杂多孔MOF衍生碳电极的构筑及其电化学性能

通过两步法成功将氮掺杂石墨烯量子点(N-doped graphene quantum dots,N-GQDs)与金属有机骨架衍生碳材料(cZIF-8)组合制备出N-GQDs@cZIF-8超级电容器.1 mol/L H_2SO_4电解质中,该电极在0.5 A·g~(-1)电流密度下具有246.6 F·g~(-1)的比容量,在循环8000次时仍然保持83.7%的容量保留率,展现了优异的循环稳定性.同时, NGQDs@cZIF-8超级电容器在104.5 W·kg~(-1)的功率密度下获得了8.2 W·h·kg~(-1)的优异能量存储能力,这样显著的电化学性能主要因其具有高比表面积的三维结构和高赝电容活性的氮掺杂水平(10.13%),使其在超级电容器、锂离子电池等能量存储领域具有潜在的应用前景.     

以豌豆荚为碳源制备氮掺杂碳点及应用研究

为了实现对豌豆荚的高效利用,文中以豌豆荚为碳源,以乙二胺为氮源,使用绿色水热法制备了氮掺杂的碳点(NCDs).通过X射线衍射法(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见分光光度法(UV-Vis)以及荧光分光光度法(FL)分别对制得的NCDs进行了结...     

高电化学性能三维氮掺杂多孔炭/石墨烯的研究

通过在氧化石墨烯(GO)表面原位聚合吡咯(Py)制备了聚吡咯(PPy)/GO复合物(PGO);以PGO为前驱体,经水热过程后,用KOH作为活化剂得到了三维氮掺杂多孔炭/石墨烯(NPCG)网络结构,采用XPS、SEM和N2吸/脱附等手段对其形貌和结构进行了表征;系统地研究了GO与Py的质量比和活化温度对合成的NPCG电化学性能的影响。结果表明:当GO与Py和PGO与KOH的质量比分别为1/15和1/3时,650℃活化温度下合成的NPCG具有优异的电化学性能,当电流密度为1 A/g时,其比容量高达398 F/g;在电流密度为10 A/g条件下,经1000次充放电循环后,其比容量保持率为94%。     

ZIF-8衍生氮掺杂多孔碳修饰电极对芦丁的电化学分析

以类沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)为前驱体制备氮掺杂多孔碳(NPC),以玻碳电极(GCE)为基底电极、Nafion为稳定剂,构建修饰电极(Nafion-NPC/GCE)并应用于芦丁的伏安灵敏检测,芦丁是一种常见具有电化学活性的药物。循环伏安扫描出现一对峰形良好的氧化还原峰,该峰是典型的芦丁电化学反应信号。对相关的电化学参数进行求解,求出电子转移系数(α)和电子转移速率常数(k_s)分别为0.985和0.123 s~(-1)。在最优实验条件下,芦丁的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检测范围为0.1～450.0μmol/L,检出限为0.033μmol/L,本方法可应用于芦丁片中芦丁含量的检测。     

简单合成四氧化三锰多面体与氮掺杂蜂窝碳的复合材料作为高性能锂离子电池负极材料

由于四氧化三锰基氧化物负极材料体积变化大、导电性差,且其循环寿命短,倍率性能差,阻碍了它们的发展。在这项研究中,我们使用一种智能且简单的合成方法成功地制备了四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳复合材料。四氧化三锰纳米多面体生长在氮掺杂蜂窝碳上,这明显减轻了充放电过程中的体积变化,而且也改善了电化学反应动力学。更重要的是,四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳复合材料中的Mn–O–C键有利于电化学可逆性。四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳复合材料的这些特征是其优异电化学性能的原因。当用于锂离子电池时,在1 A·g?1下进行350次循环后,四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳负极表现出598 mAh·g?1的高可逆容量。即使在2 A·g?1下,四氧化三锰与氮掺杂蜂窝碳负极仍能提供472 mAh·g?1的高容量。这项工作为合成和开发锰基氧化物储能材料提供了新的前景。     

超级电容器用氮/氧共掺杂多孔碳纳米材料的制备及性能研究

超级电容器作为一种新型的储能装置,而电极是决定超级电容器电化学性能的核心部件.在研究工作中,利用D-无水葡萄糖为碳源、三聚氰胺为氮源和NaHCO3为致孔剂成功合成了 一种氮/氧共掺杂碳纳米材料用于高性能超级电容器.在电流密度为1 Ag-1时,电极材料的比电容可达165Fg-1(6MKOH电解液).采用合成方法可以成功实...     

模板法制备氮掺杂多孔碳材料氧还原性能研究

以水溶性盐NaCl和Na_2SiO_3为双重模板,以葡萄糖为碳源,尿素为氮源,通过冷冻干燥以及随后的热解过程,合成了具有分级多孔结构的氮掺杂碳纳米片作为高效的氧还原催化剂,并探究了不同模板剂对碳纳米片性能的影响.结果表明,以NaCl和Na_2SiO_3为模板可使碳源、氮源分散,形成具有较大比表面积和分级多孔结构的碳纳米片.这种结构不但有利于提高催化剂和电解质的有效接触面积,促进氧分子的扩散,缩短电催化过程中电子和离子的传输路径,还有助于产生更多的活性位点,提高氧还原催化性能.     

等离子体表面氮掺杂对非晶碳膜场发射特性的影响

氢化非晶碳膜作为一种场致阴极电子发射材料已被广泛研究,通过对薄膜进行掺杂以提高其场发射特性已被证明是行之有效的方法之一.利用常规等离子体化学气相淀积技术制备了氢化非晶碳薄膜材料,在原位利用氮等离子体对碳膜表面进行N型掺杂.通过不同手段研究了氮表面掺杂前后非晶碳膜的微结构和化学键的变化,对表面掺杂前后的薄膜的场电子特性的测量表明,在氮表面掺杂后其场电子发射特性有了明显改善,特别是场发射的阈值电场从掺杂前的3.2 V/μm下降到掺杂后的1.0 V/μm.初步实验分析表明:由于氮表面掺杂后,在碳膜表面形成N-H键,从而导致碳膜表面的有效功函数降低使场电子发射特性得以提高.     

氮掺杂多孔碳包覆钴金属催化去除有机污染物

活化过硫酸氢盐(PMS)产生具有强氧化能力的硫酸根自由基(SO_4~·-)的高级氧化技术在有机污染物降解方面正受到越来越多的关注.选择ZIF-67为前驱体通过两步热处理构建氮掺杂多孔碳包覆钴金属的核壳催化剂(Co@NPC),并通过改变碳化温度调控多孔碳壳的结构与组成,研究多孔碳结构组成对催化性能的影响.实验结果表明,随着碳化温度的升高,介孔孔容与碳壳厚度逐渐增大,催化剂的性能随着介孔孔容与碳壳厚度比值的增加而显著提高.850℃碳化的Co@NPC催化降解苯酚的动力学常数是多相催化剂四氧化三钴的110.8倍,甚至是之前报道过最优的PMS催化剂均相钴离子的4.6倍.此外,当包覆的碳层数大于3时,Co@NPC表现出良好稳定性,钴溶出明显减少.碳壳的介孔孔容与厚度是影响PMS活化的重要因素,Co@NPC的催化性能还受到石墨氮含量的影响.