1 研究内容
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研究要点
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研究图文
图1. 三维中空分层介孔氮掺杂碳超结构的合成过程示意图,通过单胶束界面约束组装的超薄球形介孔单层。在这种结构中,一个大的空心位于中心,同时在空心壳上均匀分布着一层薄薄的球形中孔。每个球形小介孔的内表面都形成一个小孔(4.0~4.5 nm),使介孔上层结构完全连通。
图2. 单胶束界面约束组装策略制备的介孔N掺杂碳超结构的低(a)和高(b, c)放大倍率FESEM和TEM (d)和HRTEM (e, f)。介孔氮掺杂碳超结构的片状纳米碎片的HAADF-STEM (g)和EDX元素分布(h-k)。
图3. 分层介孔氮掺杂碳超结构中空心壳上球形介孔数量的精确控制。(a)含氮介孔碳超结构的三维模型(截面)、HRTEM、高倍FESEM和氮吸附-解吸等温线,介孔数可调: 分别为150±5 (a, e, i, m)、120±4 (b, f, j, n)、90±3 (c, g, k, o)和70±2 (d, h, l, p)。
图4. 具有丰富表面球状介孔的介孔氮掺杂碳超结构和无表面介孔的常规中空颗粒在碱性电解质下的水下氧泡附着行为。空气中水滴与水下氧泡的接触角以及常规空心纳米球(a, b, c)和介孔N掺杂碳超结构(d, e, f)的SEM图像。氧泡在常规空心纳米球和新型介孔N掺杂碳超结构上的粘附行为示意图(g)。
图5. 介孔N掺杂碳超结构在0.1 M KOH电解液中对氧电化学还原的催化性能: (a)在O2和N2饱和0.1 M KOH溶液中扫描速率为100 mV s-1时的CV; (b)在1600 rpm转速下获得的介孔N掺杂碳超结构和Pt/C电极的RDE; (c)扫描速率为10 mV s-1,转速从400到1600 rpm时获得的LSV; (d)不同电极电位(0.6~0.4 V)下的LSV的曲线K-L图; (e) 5000势循环前后分层介孔氮掺杂碳超结构ORR极化图; (f)在0.4 V的O2饱和0.1 M KOH溶液中加入2 mL甲醇,220 s后,分层介孔N掺杂碳上层结构和20% Pt/C电极的电流-时间(i-t)时安培响应。
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文献详情
Zaiwang Zhao, Linlin Duan, Yujuan Zhao, Lipeng Wang, Junye Zhang, Fanxing Bu, Zhihao Sun, Tengsheng Zhang, Mengli Liu, Hanxing Chen, Yi Yang, Kun Lan, Zirui Lv, Lianhai Zu, Pengfei Zhang, Renchao Che, Yun Tang, Dongliang Chao,* Wei Li,* Dongyuan Zhao*
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.2c03814
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