新型碳基无金属氧还原电催化剂的制备及其作用机理研究

新型碳基无金属氧还原电催化剂的制备及其作用机理研究近年来，随着环境污染和可再生能源的问题日益严峻，清洁能源技术成为了一个热门话题。其中，光催化和电催化技术是常见的清洁能源转化和储存技术。然而，传统的催

新型碳基无金属氧还原电催化剂的制备及其作用机理 研究 近年来，随着环境污染和可再生能源的问题日益严峻，清洁能源技 术成为了一个热门话题。其中，光催化和电催化技术是常见的清洁能源 转化和储存技术。然而，传统的催化剂常常使用昂贵的金属，如铂、 铜、锰等，通过稀缺金属开发出的电催化剂虽然表现出良好的催化活 性，但是存在成本高昂、资源浪费以及对短缺和有害金属的依赖等问 题。近年来，碳基无金属氧还原电催化剂得到了广泛的关注，具有低成 本、环境友好、可再生等优点。本文主要综述新型碳基无金属氧还原电 催化剂的制备和作用机理。 1. 碳基无金属氧还原电催化剂的制备 1.1 / 碳纳米管氮掺杂碳纳米管 / 碳纳米管氮掺杂碳纳米管作为碳基无金属电催化剂的代表，具有优 良的电化学催化性能。制备方法主要有化学气相沉积法、水热法、电化 学还原法等。以水热法为例，制备步骤如下：首先，将硝酸铁和某种碳 Fe3O4/CFe3O4/C 源混合，并在水热条件下反应得到先驱体。然后，将 / 先驱体经过煅烧处理得到碳纳米管氮掺杂碳纳米管电催化剂。该电催化 C/OH−O2 剂在转化和还原反应中表现出良好的催化活性。 1.2 石墨烯和石墨烯复合物 石墨烯是由碳原子组成的二维材料，以其优秀的电子传输性能和高 电化学催化活性受到广泛关注。石墨烯复合物，如石墨烯氧化物、石墨 / 烯石墨烯氧化物复合物等，可以进一步改善电催化剂的性能。制备方法 包括化学还原法、水热法、溶剂热法等。以水热法为例，将氧化石墨烯 / 与某种碳源进行反应，经过水热处理和煅烧处理，得到石墨烯氮掺杂石 O2 墨烯复合物电催化剂。该电催化剂在还原反应中表现出良好的催化性 能。