氮掺杂的三维多孔碳材料的电催化及储能性能研究
作者单位：能量转化与存储教育部重点实验室化学与化工学院华中科技大学
会议名称：《中国化学会第30届学术年会-第四十二分会：能源纳米材料物理化学》
会议日期：2016年
学科分类：081702[工学-化学工艺] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学]
关 键 词：氮掺杂 多孔碳材料 非金属电催化剂 氧还原反应 超级电容器
摘 要：随着环境污染和能源危机日益凸显,开发来源丰富、价格低廉的电极材料对于新型的能源转换和存储器件的发展具有重要意义。本研究以自然界丰富的海藻酸钠和尿素作为前驱体,采用一步热解法合成了氮掺杂的多级孔结构相互交织的三维多孔碳材料,这一独特形貌的形成主要是由于在热解过程中尿素分解产生的气体CO2和NH具有造孔作用,同时NH作为氮源对碳材料进行掺杂。电化学测试(图1)表明,热解温度及氮的存在对于ORR活性具有重要的影响,其中900℃热处理的催化剂(NC-900)具有与Pt/C类似的四电子过程,并且其电催化稳定性和抗甲醇毒化的性能远优于Pt。此外,氮掺杂的多孔碳材料表现出良好的超级电容器性能和循环稳定性。在电流密度为3A g时,比电容达到126.3F g;循环5000圈后,容量基本没有衰减。本文所用材料廉价易得,并且合成方法简单,为杂原子掺杂的多孔碳材料的制备提供了一种简单绿色的合成路线,其在能源转换和存储设备中具有广阔的应用前景。