简便的碳浴法制备N,S共掺杂类石墨烯炭提高氧还原反应性能

合理设计和优化氧还原反应(ORR)非金属电催化剂对于燃料电池和金属空气电池非常重要。然而,这现在仍然是一个巨大的挑战。本工作通过简单的碳浴法成功制备了N,S共掺杂的类石墨烯炭材料(GLC),并将其用于电催化氧还原反应。经高温热解和模板分解后,得到的GLC-11具有较高的比表面积(583.68 cm^2/g)和孔体积(0.63 cm^3/g)。其中,微孔表面积占总表面积的29.39%,微孔体积占总孔体积的12.70%。同时,通过XPS结果计算得到,GLC-11的吡啶氮和石墨氮含量总和高达92.2%。因此,GLC-11在碱性电解液中显示出了高电催化ORR性能,其中波电位(E1/2)为0.82 VRHE,优于Pt/C(E 1/2=0.80 VRHE)。此外,GLC-11催化剂与商业Pt/C(20 wt%)催化剂相比表现出更好的稳定性和优异的甲醇耐受性。

生物质衍生石墨烯和类石墨烯炭用于能源储存与转换的研究进展

石墨烯和类石墨烯炭材料(G炭)具有高比表面积、优异的导电性和导热性等性质,很多原料可以被用来制备石墨烯和类石墨烯炭材料。该文介绍了近年来多种自然资源作为碳前体合成高质量G炭的方法,包括高温处理、基底上生长、模板辅助合成、无模板的自生催化、g-C_(3)N_(4)衍生、等离子体辅助合成、激光诱导等,分析了生物质合成石墨烯量子点的特点,讨论了G炭在电化学储存与转化、灵敏传感器等领域中的应用。这篇综述将有助于研究人员理解生物质高效利用并制备G炭,有利于大规模工业化生产的研究。

纳米CaCO_3模板法合成石油沥青基多孔类石墨烯炭材料（英文）

利用纳米CaCO_3模板耦合原位KOH活化方法合成出超级电容器用多孔类石墨烯炭材料(PGCMs)。采用透射电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和N_2吸脱附技术对PGCMs进行了表征。结果表明,PGCMs的比表面积为1 542～2 305 m^2 g^(-1),其取决于模板、KOH/沥青的比例和活化温度。当模板/沥青比为1.5、KOH/沥青比为1.5,在850℃恒温1 h所得PGCM的超电容性能最佳。同时,PGCMs具有相互连接的类石墨烯炭层和丰富的分级短孔。在6 M KOH电解液中,0.05A g^(-1)电流密度下,超级电容器用PGCMs电极的比容高达293 F g^(-1);在20 A g^(-1)电流密度下,其电容保持为231 F g^(-1),显示了良好的倍率性能;经7 000次循环充放电后,其电容保持率为97.4%,展现了优异的循环稳定性。此外,在BMIMPF_6离子液体电解液中,0.05 A g^(-1)电流密度下,PGCMs电极的比容高达267 F g^(-1)。PGCMs超级电容器的能量密度达148.3 Wh kg^(-1),其相应的平均功率密度为204.2 W kg^(-1)。本工作为利用廉价的纳米CaCO_3模板合成高性能超级电容器用石油沥青基多孔类石墨烯炭材料提供了一种可行的方法。

牡丹壳基类石墨烯多孔炭材料对四环素的吸附研究

以废弃牡丹壳为原料,通过浸渍-煅烧的方法,制备了类石墨烯多孔炭(PGCs)。借助TEM、XRD和BET分析仪等对PGCs进行了表征,考察了溶液pH值、吸附时间和温度等因素对PGCs去除四环素(TC)性能影响。结果表明:PGCs材料具有较高石墨度、比表面积(3626.2 m^(2)·g^(-1))、孔容(1.035 cm^(3)·g^(-1)),以及丰富的含氧表面官能团;在pH值=3~11、盐离子存在条件下(c_(Na_(2)SO_(4)/NaCl)=0.1~0.5 mol/L),该材料对TC均表现出良好的吸附性能;吸附为自发吸热过程,符合Freundlich等温吸附和Pseudo-second-order动力学模型,25℃时平衡吸附量为858.0 mg·g^(-1)。经过5次吸附-解吸后,吸附量仍保持在500 mg·g^(-1)以上。结合表征分析和吸附研究,认为PGCs材料对TC的高效吸附得益于其高比表面积和多级孔结构,以及表面C=O和sp^(2)碳等活性基团间发生的较强相互作用。