Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Industrial materials >> bahan nano

Jaringan Karbon Berpori Berasal Dari Karbon Nitrida Grafit untuk Reaksi Pengurangan Oksigen yang Efisien

Abstrak

Upaya besar telah didedikasikan untuk menemukan reaksi reduksi oksigen (ORR) yang ekonomis dan efisien untuk teknologi sel bahan bakar. Di antara berbagai katalis, nanomaterial berbasis karbon yang didoping-N telah menarik banyak perhatian karena biaya rendah, bebas logam mulia, dan daya tahan yang baik. Di sini, kami mengembangkan strategi yang mudah dan ekonomis untuk menyiapkan jaringan karbon yang didoping nitrogen untuk aplikasi ORR yang efisien. g-C3 N4 digunakan sebagai template dan sumber N, dan dopamin digunakan sebagai sumber karbon. Dengan perlakuan hidrotermal dan sintering yang sederhana, struktur jaringan karbon yang didoping-N dengan luas permukaan spesifik yang tinggi, aktivitas ORR yang efektif, dan daya tahan yang unggul dapat diperoleh. Strategi saat ini bebas dari pereaksi yang umumnya bersifat multilangkah, beracun, dan kerumitan dalam menghilangkan template untuk pembuatan struktur karbon 3D.

Latar Belakang

Reaksi reduksi oksigen (ORR) adalah langkah penting untuk pengembangan lebih lanjut dari strategi konversi energi bersih seperti sel bahan bakar dan baterai logam-udara [1,2,3]. Bahan katoda tradisional berbasis Pt untuk ORR umumnya mengalami biaya tinggi, stabilitas terbatas, dan toleransi yang buruk terhadap metanol [1, 4,5,6,7,8]. Oleh karena itu, untuk mengembangkan bahan yang murah, sangat aktif, dan tahan lama terhadap ORR telah mendapat perhatian besar [9, 10]. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mencari pengganti elektrokatalis berbasis Pt, seperti katalis logam transisi [5, 11,12,13], dan nanomaterial berbasis karbon [4, 8, 13,14,15,16].

Khususnya, sebagai elektrokatalis bebas logam, bahan nano berbasis karbon adalah bahan yang menjanjikan untuk ORR karena daya tahan yang baik, bebas logam mulia, dan biaya rendah [17]. Dengan desain sistem material yang elegan, struktur karbon berpori 3D dapat dicapai dan menyediakan area spesifik dan volume pori yang tinggi, yang sangat penting untuk ORR yang efisien [7, 18]. Struktur karbon tiga dimensi yang diinginkan umumnya berasal dari berbagai template termasuk es, silika, dan polistirena [19]. Pembuatan struktur karbon 3D umumnya melibatkan multistep, reagen beracun, dan komplikasi penghapusan template [6, 20, 21]. Dengan demikian, strategi persiapan fasilitas masih menjadi kendala utama. Selain itu, pengenalan atom N dalam bahan karbon secara signifikan meningkatkan aktivitas elektrokatalitik sehingga menginduksi ORR yang efisien [22, 23]. Upaya besar telah melaporkan bahan karbon N-doped dengan memperkenalkan sumber kaya nitrogen seperti melamin [24, 25], urea [26], dopamin [27], dan pirol diikuti oleh sintering. Untuk aplikasi ORR, cara mudah untuk mewujudkan struktur berpori dan doping N yang efisien masih sangat diinginkan.

Di sini, kami mengembangkan strategi untuk menyiapkan jaringan karbon yang didoping nitrogen untuk aplikasi ORR yang efisien menggunakan karbon nitrida grafit bebas logam (g-C3 N4 ) dan dopamin (DA) sebagai sumber N dan sumber C, masing-masing. G-C bebas logam3 N4 telah diselidiki secara intensif karena aplikasi potensial untuk fotokatalisis [9, 28,29,30] dan ORR [30,31,32,33] dll. Bahan yang didoping-N dapat dicapai dengan menggunakan gC3 N4 sebagai sumber N karena kandungan N yang tinggi [20, 23, 34, 35]. g-C3 N4 adalah bahan polimer terkonjugasi dua dimensi yang khas [36, 37]. Ini telah menerima perhatian luas sebagai fotokatalis yang murah, bebas logam, dan responsif terhadap cahaya [38, 39]. g-C3 N4 memiliki struktur pita elektronik yang sangat baik, modifikasi fungsionalisasi permukaan, dan stabilitas fisik dan kimia yang tinggi dan tidak beracun dan kaya bahan baku [40,41,42]. Selain itu, kandungan nitrogennya yang tinggi menjadikannya salah satu senyawa kaya N yang dikenal [43]. Yang paling penting adalah ia memiliki berbagai struktur 2D atau 3D yang dapat diperoleh dengan mengontrol kondisi sintesis [44,45,46]. Bahan karbon yang didoping nitrogen umumnya memiliki suhu sintesis di atas 800 °C, yang memenuhi persyaratan untuk menghilangkan template [47]. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk menggunakan g-C3 N4 yang hanya mengandung unsur karbon dan nitrogen untuk mensintesis bahan karbon yang didoping-N [48]. Dalam karya ini, g-C3 N4 digunakan sebagai template dan sumber N secara bersamaan untuk menyiapkan struktur karbon berpori dengan luas permukaan spesifik yang tinggi (954 m 2 g −1 ) dan mencapai kadar N 5,71%, yang menunjukkan aktivitas ORR yang sebanding, daya tahan yang unggul, dan toleransi metanol terhadap elektrokatalis referensi Pt/C.

Metode

Materi

Kalium hidroksida (KOH) dan kalium klorida (KCl) diperoleh dari Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. Potassium hexacyanoferrate (K3 [Fe(CN)6 ]) diperoleh dari Tianjin Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd. Urea diperoleh dari Beijing Chemical Corp. Semua obat di atas murni secara analitik. Naifon® larutan perfluorinasi (5 wt. % dalam campuran alkohol alifatik rendah dan air, mengandung 45% air) dibeli dari Sigma-Aldrich.

Sintesis g-C3 N4 Kerangka

Biasanya, 15 g urea dalam wadah 100 mL disimpan pada suhu 550 °C selama 4 jam. g-C3 N4 diperoleh dan digiling menjadi bubuk kuning muda untuk digunakan nanti setelah didinginkan hingga suhu kamar.

Sintesis Prekursor g-C3N4@dopamin

0,5 g g-C3 N4 dilarutkan dalam 20 mL larutan DA. Konsentrasi DA adalah 0,3 M. Campuran di ultrasonikasi selama 2 jam dan dipindahkan ke dalam autoklaf diikuti dengan pemanasan pada 120 °C selama 10 jam. Sampel yang dihasilkan disentrifugasi dan dicuci kemudian dikeringkan pada suhu 80 °C semalaman. Tiga suhu pemanasan 120 °C, 140 °C, dan 160 °C digunakan untuk menyiapkan g-C3 N4 /PDA prekursor, dan sampel yang sesuai diberi nama g-C3 N4 /PDA-120, g-C3 N4 /PDA-140, dan g-C3 N4 /P DA-160, masing-masing.

Persiapan Bahan Karbon 2D yang Didoping Nitrogen

Prekursor g-C3 N4 /PDA-120, g-C3 N4 /PDA-140, dan g-C3 N4 /PDA-160 dipanaskan hingga 900 °C selama 2 jam dalam atmosfer nitrogen. Setelah pendinginan hingga suhu kamar, sampel karbon berpori yang didoping nitrogen bernama NC-120, NC-140, dan NC-160 (NC-T) disintesis. Namun, upaya untuk lebih menurunkan suhu pemanasan hingga 100 °C menyebabkan pelapisan DA yang sangat buruk pada g-C3 N4 , yang menghasilkan hasil yang rendah setelah sintering pada 900 °C. Oleh karena itu, tiga suhu 120 °C, 140 °C, dan 160 °C dipilih untuk penyelidikan lebih lanjut. Proses sintesis sampel karbon berpori yang didoping nitrogen ditunjukkan pada Skema 1.

Proses sintetik elektrokatalis NC-T

Pengukuran Elektrokimia

Analisis elektrokimia dipenuhi oleh stasiun kerja elektrokimia DyneChem, dan masing-masing Ag/AgCl dan platinum digunakan sebagai elektroda referensi dan elektroda lawan. Voltampis siklik diuji dalam larutan kalium hidroksida 0,1 M. Elektroda karbon kaca (GCE) dipoles dan dicuci sebelum digunakan. Untuk menyiapkan elektroda kerja, alikuot 5 L dan 2,5 mg/mL NC-120, NC-140, NC-160, Pt/C solusi dicelupkan ke GCE untuk pengujian lebih lanjut.

Karakterisasi

Struktur dan komposisi kimia NC-T dianalisis dengan difraksi sinar-X (XRD) (D-MAX II A difraktometer sinar-X), mikroskop elektron transmisi (TEM) (Tecnai F20), mikroskop elektron pemindaian (SEM) ( JEOL7610), spektrum inframerah transformasi fourier (FT-IR) (Nicolet iS50), spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) (Kratos Axis UltraDLD), dan Raman (Horiba, Jepang); Isoterm adsorpsi-desorpsi N2 (77 K) dilakukan pada instrumen Micromeritics ASAP 2020 (MICROSENSOR, USA).

Hasil dan Diskusi

Karakterisasi SEM dan TEM

Untuk mengetahui morfologi sampel hasil sintesis, digunakan SEM dan TEM untuk pengamatan struktur seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1a merupakan struktur sheet dari g-C3 yang disintesis secara as-synthesized N4 . Struktur 2D g-C3 N4 dikonfirmasi lebih lanjut dari Gambar. 1b, yang mirip dengan laporan sebelumnya [48]. Untuk g-C3 N4 /PDA-120 seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1c, d, gambar SEM mirip dengan g-C3 N4 . Namun, gambar TEM g-C3 N4 /PDA-120 menunjukkan morfologi seperti lembaran yang tersebar dengan baik, dibandingkan dengan g-C3 yang disintesis dengan baik N4 . Dengan meningkatnya suhu pemanasan dari 120 menjadi 160 °C, struktur pipih tipis dari lapisan terkarbonisasi dapat diamati (File tambahan 1:Gambar S1). Setelah sintering pada 900 °C, gambar SEM muncul struktur seperti sarang lebah seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1e karena pirolisis g-C3 N4 template, menginduksi struktur karbon berpori seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1f dan File tambahan 1:Gambar S2. Uji termo-gravitasi g-C3 N4 dilakukan untuk menentukan residu g-C3 N4 , dan g-C3 N4 mulai terurai pada 520 °C. Di bawah perlindungan nitrogen, dekomposisi sepenuhnya dikonfirmasi pada 760 °C seperti yang ditunjukkan pada File tambahan 1:Gambar S3. Antara 80 dan 100 °C, g-C3 N4 akan sedikit kehilangan kualitasnya karena penguapan air, dan hasil penelitian ini sesuai dengan laporan sebelumnya [47]. Ini menunjukkan bahwa g-C3 N4 dapat digunakan sebagai template yang efisien untuk mempersiapkan struktur karbon berpori.

Karakterisasi struktural sampel seperti lembaran nano karbon. a SEM dan b Gambar TEM dari g-C3 N4 , c SEM dan d Gambar TEM dari g-C3 N4 /PDA-120, e SEM dan f Gambar TEM NC-120

Karakterisasi XRD, FT-IR, dan Raman

Temperatur hidrotermal tidak hanya mempengaruhi struktur sampel tetapi juga mengubah puncak XRD. Tiga g-C berlapis DA3 N4 sampel semua menunjukkan dua puncak difraksi pada 13,0° dan 27,4° yang berhubungan dengan (100) dan (002) bidang kristal g-C3 N4 template seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2a. Setelah kalsinasi pada 900 °C, variasi yang jelas untuk ketiga sampel dapat ditemukan. Puncak pada 13,0° menghilang, dan dua puncak baru muncul sekitar 26,3° dan 44,1° relevan dengan bidang (002) dan (100) graphene, yang menunjukkan pembentukan struktur karbon grafit baru seperti yang ditunjukkan pada File tambahan 1:Gambar S4 [4]. Dengan meningkatnya suhu hidrotermal, derajat grafitisasi dan kristal meningkat secara bertahap. Hal ini lebih lanjut dikonfirmasi oleh uji Raman dan FT-IR.

a Pola XRD dari g-C3 N4 @PDA-120, g-C3 N4 @PDA-140, dan g-C3 N4 @PDA-160; b Spektrum FT-IR g-C3 N4 , g-C3 N4 @PDA-120, g-C3 N4 @PDA-140, dan g-C3 N4 @PDA-160; c Spektrum FT-IR g-C3 N4 , g-C3 N4 /PDA-120, dan NC-120; d Spektrum Raman dari NC-120, NC-140, dan NC-160

Spektrometri FT-IR dilakukan untuk menganalisis gugus fungsi yang ada pada permukaan hibrida NC-T. Spektrum FT-IR g-C3 N4, g-C3 N4 /PDA-120, g-C3 N4 /PDA-140, dan g-C3 N4 /PDA-160 menunjukkan bahwa sampel-sampel ini mencakup gugus fungsi yang mengandung karbon dan oksigen yang serupa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2b. Puncaknya antara 1200 dan 1650 cm −1 milik metode peregangan CN heterocycles, dan puncak yang luas terletak di kisaran 3000~3500 cm −1 dianggap berasal dari getaran regangan gugus N-H [49]. Dengan meningkatnya suhu hidrotermal, kedua puncak pada 1650 cm −1 (C=C) dan 3350 cm −1 (O-H) lebih jelas karena DA dibungkus dengan g-C3 N4 . Setelah karbonisasi suhu tinggi, hanya tiga puncak lemah yang tersisa untuk NC-120 pada 1600 cm −1 , 1260 cm −1 , dan 3450 cm −1 (Gbr. 2c), yang dianggap berasal dari getaran C-C dan C-N. Hal ini menunjukkan bahwa karbonisasi suhu tinggi menghancurkan O-H, N-H, dan ikatan kimia lainnya, sedangkan ikatan C-N stabil, sehingga memastikan doping unsur nitrogen yang efektif.

Spektroskopi Raman digunakan untuk mengevaluasi evolusi struktural NC-T. Gambar 2d adalah spektrum Raman NC-120, NC-140, dan NC-160, dan puncak pada 1350 dan 1580 cm −1 sesuai dengan pita D dan G, masing-masing [50, 51]. Dengan meningkatnya suhu hidrotermal, rasio intensitas I D /Aku G menurun dari 2,34 menjadi 2,08, menunjukkan peningkatan derajat grafitisasi dengan meningkatnya suhu.

Karakterisasi XPS

XPS digunakan untuk mengeksplorasi komposisi unsur sampel seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Dibandingkan dengan g-C3 N4 , tiga g-C3 N4 /Sampel PDA-T menunjukkan peningkatan kandungan oksigen karena lapisan DA terkarbonisasi pada g-C3 N4 (Berkas tambahan 1:Tabel S1). Dengan meningkatnya suhu hidrotermal dari 120 menjadi 160 °C, kandungan N menurun (Gbr. 3a). Untuk puncak terkait C, intensitas puncak C-C/C=C dan C-O meningkat, sedangkan puncak N-C=C secara bertahap menurun dengan meningkatnya suhu hidrotermal seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3b. Menurut laporan sebelumnya [24], kinerja elektrokimia yang diinginkan dapat dicapai dengan sampel dengan kandungan N-doping efektif yang tinggi. Berdasarkan spektrum XPS NC-T, kandungan C meningkat setelah perlakuan panas 900 °C dengan meningkatnya suhu hidrotermal (File tambahan 1:Gambar S6). Tabel 1 memberikan kandungan N efektif dari ketiga sampel. NC-T menampilkan keberadaan pyridinic N (398.5 eV) dan graphitic N (401.1 eV) [25]. Ketika suhu hidrotermal dinaikkan menjadi 160 °C, kandungan N menurun secara signifikan. Gambar 4 menunjukkan resolusi tinggi spektrum N1's XPS sampel NC-T. Persentase pyridinic N dan graphitic N sebagai fungsi suhu hidrotermal ditunjukkan pada Gambar. 4d. Kandungan N menurun secara bertahap dengan meningkatnya suhu hidrotermal.

a Survei XPS dan b Spektrum C1s XPS dari g-C3 N4 @PDA-T disiapkan pada HT yang berbeda dari g-C3 N4 dan 120 °C, 140 °C, hingga 160 °C, masing-masing

Spektrum XPS resolusi tinggi dari NC-T a 120 °C, b 140 °C, dan c 160 °C; d Perubahan kandungan atom absolut N yang didoping pada suhu yang berbeda

Karakterisasi Brunauer–Emmett–Teller (BET)

Aktivitas katalitik terkait dengan luas permukaan spesifik dan struktur pori.

Luas permukaan spesifik sampel BET ditentukan oleh N2 uji isoterm adsorpsi pada 77 K, dan semua sampel menunjukkan kurva tipe IV [19]. Ini menyiratkan bahwa sampel memiliki mikropori dan struktur mesopori seperti yang ditunjukkan pada file tambahan 1:Gambar S5. Luas permukaan spesifik NC-120, NC-140, dan NC-160 adalah 954, 824, dan 517 m 2 g −1 , yang secara signifikan lebih tinggi daripada g-C asli3 N4 (85 m 2 g −1 ). Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu yang lebih rendah berkontribusi pada pembentukan luas permukaan spesifik yang besar dan ukuran pori. Untuk katalis ORR, manfaat dari struktur berlapis, luas permukaan spesifik yang tinggi, dan kandungan nitrogen yang tinggi sangat signifikan. Gambar SEM dan TEM dari g-C3 N4 /PDA-T menunjukkan ketiga sampel memiliki struktur berlapis serupa dengan g-C3 murni N4 (Berkas tambahan 1:Gambar S1). NC-120 menunjukkan luas permukaan spesifik besar terbesar (954 m 2 g −1 ), dan memiliki struktur mesopori yang sesuai (≈ 5 nm). Luas permukaan spesifik yang besar membantu meningkatkan area kontak dengan reaktan dan mempercepat reaksi [52].

Kinerja dan Diskusi Elektrokatalitik

Dapat disimpulkan dari hasil di atas bahwa NC-120 memiliki luas permukaan spesifik terbesar dan kandungan nitrogen tertinggi, yang sangat bermanfaat untuk ORR [46]. Sifat elektrokimia sampel diselidiki dengan voltametri siklik (CV) dan dibandingkan dengan katalis Pt/C komersial. Hasilnya ditunjukkan pada Gambar. 5 dan Tabel 2. Tidak ada puncak reduksi oksigen yang diamati untuk semua sampel dalam kondisi jenuh nitrogen (Gbr. 5a dan File tambahan 1:Gambar S8). Untuk kondisi jenuh oksigen, terdapat puncak reduksi oksigen yang jelas, dan menjadi lebih jelas dengan penurunan suhu hidrotermal. Hasilnya menunjukkan bahwa perilaku CV berhubungan dengan struktur katalis. Di O2 -larutan KOH 0,1 M jenuh, sampel NC-120 menunjukkan kinerja terbaik, yang mendekati katalis berbasis Pt dan potensial setengah puncaknya adalah 0,224 V, dan rapat arus utamanya adalah 5,04 mA cm −1 (File tambahan 1:Gambar S7). Gambar 5b adalah kurva linear scan voltammogram (LSV), yang menunjukkan kepadatan arus pembatas dan potensi awal sampel NC-T. Dengan penurunan suhu hidrotermal, tegangan dan kerapatan arus ditingkatkan, dan kinerja katalis ditingkatkan secara bertahap. Dapat dilihat dari Gambar 5c bahwa pergerakan kecil dari kurva itu ditemukan setelah penambahan metanol, menunjukkan bahwa NC-120 memiliki toleransi yang sangat baik terhadap metanol. Pada Gambar 5(e), NC-120 menunjukkan sifat reduksi oksigen yang baik, yang mungkin disebabkan oleh luas permukaan spesifik yang besar dan kandungan nitrogen (File tambahan 1:Gambar S7). Untuk NC-120 (Gbr. 5d, f), jumlah transfer elektron dalam proses reduksi oksigen dihitung menjadi 3,9–4,1, menunjukkan bahwa reaksi reduksi oksigen katalitik NC-120 adalah empat proses elektronik. NC-120 memiliki kinerja elektrokimia terbaik, yang dikaitkan dengan doping N yang efektif dengan strategi saat ini.

a Kurva CV NC-120 di N2 dan O2 jenuh larutan berair KOH 0,1 M dengan laju pemindaian 100 mV s −1 . b Kurva LSV NC-T pada kecepatan putar 1600 rmp. c Kurva polarisasi linier NC-120 dengan laju rotasi berbeda pada laju sapuan 5 mV s −1 di O2 -jenuh 0,1 M KOH. d K-L plot pada potensi yang berbeda berdasarkan hasil c . e CV NC-120 di O2 -larutan KOH 0,1 M jenuh dengan 3 M CH3 OH. f Kurva CV NC-T dalam larutan berair 0,1 M KOH jenuh O2 dengan laju pemindaian 100 mV s −1

Seperti yang ditunjukkan pada Skema 1, DA digunakan sebagai sumber karbon dan g-C3 N4 nanosheet digunakan sebagai template dan sumber nitrogen. Ada tiga alasan untuk memilih strategi ini:Pertama, g-C3 N4 dapat memberikan struktur multi-layer dan dapat sepenuhnya menghilang pada 900 °C. Kedua, DA dapat menyediakan atom karbon dan DA terkarbonisasi dapat menutupi kedua sisi g-C3 N4 . PDA dibentuk pada template g-C3 N4 dalam proses hidrotermal menggunakan DA sebagai sumber karbon. Dalam proses hidrotermal, PDA dapat melekat kuat pada permukaan substrat bahan organik atau anorganik dengan membentuk ikatan kovalen dan non-kovalen yang kuat pada permukaan substrat. Setelah bahan pelapis terbentuk, pirolisis dalam kondisi nitrogen menghasilkan pembentukan bahan karbon berpori dengan luas permukaan spesifik yang besar. Akhirnya, g-C3 . yang terurai N4 akan memberikan atom N untuk doping struktur karbon, sehingga secara efektif meningkatkan situs aktif untuk ORR. Dalam laporan sebelumnya, Liu et al. menyiapkan g-C3 N4 @PDA komposit dengan menjatuhkan solusi DA langsung ke g-C3 N4 larutan sambil diaduk untuk meningkatkan fotokatalitik cahaya tampak H2 aktivitas produksi, yang menunjukkan hasil yang menjanjikan [37]. Dalam pekerjaan ini, seperti yang dibahas di atas, kami mengembangkan strategi baru untuk menyiapkan struktur karbon berpori yang didoping-N dengan luas permukaan spesifik yang tinggi (954 m 2 g −1 ) dan konten N tinggi (5,71%) menggunakan g-C3 N4 sebagai template dan sumber N secara bersamaan. Komposit yang diperoleh menunjukkan aktivitas ORR yang sebanding, daya tahan superior, dan toleransi metanol terhadap elektrokatalis referensi Pt/C.

Kesimpulan

Singkatnya, kami mengembangkan strategi untuk mensintesis struktur karbon yang didoping-N. Langkah pertama adalah terutama proses hidrotermal, dan langkah kedua adalah proses perlakuan panas. Dengan g-C3 N4 sebagai template dan DA sebagai sumber karbon, jaringan karbon berpori dengan kandungan doping N tinggi dapat dicapai. Struktur jaringan yang dihasilkan dapat meningkatkan luas permukaan spesifik katalis dan dengan demikian memberikan sifat elektrokimia yang sangat baik termasuk efek toleransi metanol yang baik dan stabilitas dibandingkan dengan katalis Pt/C. Kinerja elektrokatalisis yang sangat baik ini dapat dikaitkan dengan alasan berikut:(1) Struktur berlapis-C yang didoping-N dengan kandungan spesies grafit-N dan piridin-N yang tinggi menyediakan tempat yang sangat aktif untuk reaksi reduksi oksigen. (2) Luas permukaan spesifik yang tinggi (954 m 2 g −1 ) hidup berdampingan dengan karbon grafit tinggi dan karbon amorf, berkontribusi pada konduksi elektron ORR. (3) Struktur berpori mempercepat transfer elektron dan mempromosikan pemanfaatan penuh situs aktif. Semua keunggulan ini menentukan efek katalitik yang baik dari bahan ini. Selain itu, metode saat ini untuk menyiapkan nanomaterial berbasis karbon yang didoping-N adalah ekonomis, ramah lingkungan, dan efisien, membuatnya tersedia secara luas di sel bahan bakar di masa depan.

Ketersediaan Data dan Materi

Kumpulan data yang digunakan atau dianalisis selama studi saat ini tersedia dari penulis terkait atas permintaan yang wajar.

Singkatan

TARUHAN:

Bunauer–Emmett–Teller

CV:

Voltametri siklik

DA:

Dopamin

g-C3 N4 :

Karbon nitrida grafit

GCE:

Elektroda karbon kaca

LSV:

Voltammogram pemindaian linier

ORR:

Reaksi reduksi oksigen

SEM:

Pemindaian mikroskop elektron

TEM:

Mikroskop elektron transmisi

XPS:

Spektroskopi fotoelektron sinar-X


bahan nano

  1. Serat Karbon Aktif dengan Struktur Nano Hierarki Berasal dari Limbah Sarung Tangan Kapas sebagai Elektroda Kinerja Tinggi untuk Superkapasitor
  2. Nanospheres Karbon Monodisperse dengan Struktur Berpori Hierarki sebagai Bahan Elektroda untuk Superkapasitor
  3. Mikrosfer Karbon Magnetik sebagai Adsorben yang Dapat Digunakan Kembali untuk Menghilangkan Sulfonamida dari Air
  4. Pendekatan Sederhana untuk Sintesis Titik Kuantum Karbon Berpendar dari Air Limbah Tahu
  5. Polimer berpori fungsional berbasis trifenilfosfin sebagai katalis heterogen yang efisien untuk sintesis karbonat siklik dari CO2
  6. Heavily Graphitic-Nitrogen Self-doped Karbon Porositas Tinggi untuk Elektrokatalisis Reaksi Pengurangan Oksigen
  7. Reaksi Pengurangan Oksigen pada PtCo Nanocatalyst:(Bi)sulfate Anion Poisoning
  8. Elektrokatalis Pengurangan Oksigen Fe-N-C Sangat Aktif dan Stabil Berasal dari Electrospinning dan Pirolisis In Situ
  9. Carbon Dots @ Platinum Porphyrin Composite sebagai Theranostic Nanoagent untuk Terapi Kanker Fotodinamik yang Efisien
  10. Mikrofiber Karbon yang Didoping Nitrogen Sangat Nanopori Berasal dari Bioresource sebagai Elektrokatalis ORR Jenis Baru