钒-氮共掺杂碳基介孔纳米材料的 制备及氮还原电催化性能

• 作者: 任慧敏 卫博慧 姚陈忠 李军 李晖 李琳 王杰
• 来源期刊: 应用化学
• 学科: 化学
• 关键词: 介孔碳 钒氮共掺杂 氮还原 电催化
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 930-938
• 页数: 9页
• 分类号: O646
• 语种: 中文
• DOI: 10.11944/j.issn.1000-0518.2020.00.200037

摘要

电化学固氮技术由于可在温和条件下进行,为肥料低成本生产提供了新策略,但高稳定性和高活性电催化剂的选择是其关键技术.本文采用溶胶凝胶法合成了钒掺杂ZIF-8,以此为前驱体进一步高温碳化,合成了纳米介孔钒-氮共掺杂碳基电化学还原氮(NRR)催化剂.利用透射电子显微镜、X射线衍射、X光电子能谱和Raman光谱等对催化剂进行了表征分析.所得催化剂呈现出高度无序的三维多孔碳结构.催化剂中存在适量的V 5+、碳化氮和吡啶氮对NRR起到明显促进作用.当前驱体中钒锌比为0.125,在N2气气氛保护下1100℃热处理获得催化剂具有最佳NRR性能,在0.1 mol/L KOH电解质溶液中,当外加电压为-0.4 V时,氨的生产速率可达7.092μmol/(cm 2·h),法拉第效率为23.88％,且催化剂具有良好的稳定性.