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广州大学《Carbon》:蒸气法制备N-F共掺杂空心碳球,用于微生物燃料电池

日期: 来源:材料分析与应用收集编辑:carbon_art

1成果简介 



本文,广州大学张鸿郭教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Facile synthesis of hollow carbon spheres by gas-steamed bifunctional NHF for efficient cathodes in microbial fuel cells4”的论文,研究提出一种安全和简单的新方法来制造高效率的催化剂。一种气体蒸煮的策略来制备N-F共掺杂的空心碳球。

由NH4F产生的NH3和HF气体不仅可以实现N和F的双重掺杂,还可以从聚多巴胺碳球中腐蚀出二氧化硅,形成空腔结构。通过N和F双掺杂以及中空腔结构的配合,得到的催化剂具有更多暴露的活性位点,稳定且经济。此外,密度泛函理论(DFT)通过计算被N和F包围的C的电子特性,进一步阐明了高效FCS-900的催化机制。研究为制备催化材料提供了一种绿色、简便的合成方法,可作为生产用于规模化应用的杂原子掺杂电催化剂的通用方法。

2图文导读  


方案1.通过气蒸策略制备FCS-900催化剂。


图1、空心N和F双掺杂碳球的合成及SEM和TEM图像


图2.CS-900、FCS-800、FCS-900 和 FCS-1000的表征


图3.在0.05M PBS 中进行电化学测试


图4、 MFC性能



图5.FCS-900催化剂在ORR工艺中的机理


3小结 


综上所述,采用蒸气策略,将碳球前驱体与氟化铵在不同温度下混合热解,制备了N和F共掺杂的空心球形貌。因此,本研究代表了一种简便新颖的燃气蒸制方法,制备高性能正极材料,用于MFCs的放大应用。

文献:

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.02.062

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来源:文章来自Carbon网站,由材料分析与应用整理编辑。


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