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上海交通大學(xué) Yiyong Mai課題組--在石墨烯上通過嵌段共聚物自組裝二維介孔氮摻雜碳孔
        孔隙工程學(xué)已被認(rèn)為是一種動力方法,可制備具有高效電催化性能的碳基催化劑,用于氧還原反應(yīng)。本文報道了一種界面自組裝工程,用于在石墨烯納米片上生長具有球形或圓柱形孔的介孔氮摻雜碳。以Pluronic嵌段共聚物為模板的二維多孔納米復(fù)合材料具有類似的N摻雜,含量約為2.6 wt%,平均孔徑直徑約為8 nm,比表面積約為420 m2 g-1。由于連續(xù)圓柱通道提供的更快的面內(nèi)離子擴(kuò)散,在0.1 m KOH中,具有圓柱孔的多孔碳納米片表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原反應(yīng)(ORR)電催化性能,其半波-電位(E1/2)為+0.74 V,限流密度(JL)為4.8 mA cm−2,可與商用Pt/C催化劑相媲美。本研究揭示了孔結(jié)構(gòu)對二維碳材料ORR催化性能的影響,為制備具有可調(diào)整孔結(jié)構(gòu)的高性能電催化劑多孔材料提供了思路。 
 
Figure 1通過Pluronic嵌段共聚物在溶液中的界面自組裝,制備具有球形或圓柱形孔的mNC-rGO納米片的示意圖。
 
 
Figure 2 a) mNC-rGO-S和b) mNC-rGO-C的TEM圖。c) mNC-rGO-S和d) mNC-rGO-c的AFM高度圖。
 
 
Figure 3 mNC-rGO-S和mNC-rGO-C的結(jié)構(gòu)特征。a)氮吸附/脫附等溫線;b)孔徑分布曲線;c)拉曼光譜;d) XPS測量光譜;e) mNC-rGO-S和f) mNC-rGO-C的高分辨率N 1s光譜。
 
 
Figure 4 a)掃描速率為100 mV S−1時,在飽和N2或O2的KOH溶液中,mNC-rGO-C和mNC-rGO-S的CV曲線。b)掃描速率為10 mV S−1,轉(zhuǎn)速為1600 rpm的mNC-rGO-C、mNC-rGO-S和商用Pt/C催化劑的RDE圖。c) mNC-rGO-S、mNC-rGO-c和Pt/ c催化劑的Tafel圖。d) mNC-rGO-S和mNC-rGO-C的電子轉(zhuǎn)移(左)和H2O2產(chǎn)率(右)。e) mNC/rGO-S和mNC/rGO-C的EIS光譜,記錄的頻率范圍為0.01 Hz到100 kHz。f) mNC-rGO-S、mNC-rGO-C和Pt/C在0.40 V轉(zhuǎn)速(1600 rpm)下的耐久性比較。
 
 
Figure 5 a) mNC-rGO-S和b) mNC-rGO-C中孔隙結(jié)構(gòu)對質(zhì)量傳輸影響的示意圖。
 
    相關(guān)研究結(jié)果于2019年由上海交通大學(xué) Yiyong Mai課題組,發(fā)表在Adv. Mater. Interfaces (https://doi.org/10.1002/admi.201901476)上。原文:Pore Engineering of 2D Mesoporous Nitrogen-Doped Carbon on Graphene through Block Copolymer Self-Assembly
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