CO_2熔盐电化学转化碳材料的电化学特性

基于对熔融碳酸盐体系中电化学还原CO_2所得碳材料(electrolytic-carbon,EC)的形貌、结构、组成的认识,以粉末微电极循环伏安法测试为基础,在稀溶液中对EC的本征电化学行为进行了考察,以揭示这类碳材料的界面电化学特性。实验发现,在典型条件(450°C、4.5 V槽压)下制备的电解碳(450°C-4.5 V-EC)的伏安行为有别于多壁碳纳米管、石墨烯、石墨、乙炔黑等常见碳材料,在负电位区表现出显著的"双电层充放电响应迟滞"现象。通过考察溶液pH值、电位扫描速率、阴阳离子种类对这一现象的影响,发现pH和电解液组成都不影响这一现象的出现;电解液浓度提高和低扫描速率时滞后现象减弱,表明迟滞充放电是这类碳材料的本征特性,与其表面含氧官能团及其对阳离子的特性吸附密切相关。实验进一步研究了不同电解条件下制备的EC所展现的电化学特性吸附及电容性质,发现随着熔盐温度的升高,EC对电解液中阳离子的特性吸附能力降低,而相同温度不同槽压下制备的EC特性吸附能力相近,表现出相似的电容特性,这与EC的含氧量和比表面积有关。电解碳所展现的独特电容特性对其潜在的应用或可提供有价值的线索和指导。

磁性Fe,N共掺杂分级多孔石墨化碳气凝胶的制备及其电化学、吸附性能

以天然含氮聚多糖壳聚糖作为碳源和氮源,Fe Cl_(3)作为铁源,经溶胶-凝胶、高温碳化和KOH高温活化3个步骤,得到一种Fe,N共掺杂的分级多孔石墨化纳米碳材料(Fe NC气凝胶).该系列样品均具有大的比表面积(最高达3103 m^(2)/g)、较低的密度(约27 mg/cm^(3))和良好的磁响应能力,氮掺杂量接近4%,Fe以纳米Fe@Fe_(3)O_(4)和Fe-N形式掺杂.电催化氧还原(ORR)性能测试表明,Fe NC气凝胶样品均表现出良好的ORR活性,且随着铁掺入量的增加而增强;电容性能测试表明,Fe NC气凝胶均表现出良好的双电层电容性能和循环使用稳定性,且随着铁掺入量的增加而减弱.吸附性能测试表明,Fe NC(1-20)-K800样品对阴离子染料甲基橙、中性染料罗丹明B、阳离子染料结晶紫和孔雀石绿的饱和吸附量均在400 mg/g以上;其中,对孔雀石绿表现出特异性吸附,饱和吸附量达816 mg/g,且能通过外加磁场很好地分离回收.