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摘 要

本文对多孔碳纳米材料的合成方法，结构特点，其研究的意义，未来的发展前景做了大概的介绍和估计。合成多孔碳材料的方法有多种，传统的活化法、有机凝胶法、模板法、催化活化法。其中对模板法进行较为详细的简介。同时重点介绍了活性材料的制备，并对其进行了电化学测试。本文详细介绍了所使用的试剂、使用的容器、仪器还有实验时里的反应环境的条件，并给出了一定的实验步骤，还有用活性材料的玻碳电极为工作电极，测试了其电势。同时对产物进行X‒射线衍射、高分辨扫描电镜、BET、XPS等结构测试与形貌表征。从而确定产物的结构、表面组成、形貌、孔径分布等结构特性。并利用电化学分析仪对其电催化分解水的性能进行初步测定和探索。

关键词：多孔碳纳米材料 模板法 活性材料 电催化水分解

Thermal decomposition of porous nitrogen - doped carbon

Abstract

This paper introduces the synthesis of porous carbon nanomaterials, structural characteristics, the significance of its research, estimated the future development prospects. There are many methods for synthesizing porous carbon materials, traditional activation method,such as, organic gel method, template method, catalytic activation method. The preparation of active materials was mainly introduced, and the electrochemical tests were carried out on the active materials. This paper describes in detail the reagents used, the use of containers, instruments, there are experimental conditions in the reaction environment, and gives a certain experimental steps, but also with the active material of glassy carbon electrode for the working electrode, tested its potentialThe structures were characterized by X-ray diffraction, high resolution scanning electron microscopy, BET, XPS and so on. So as to determine the structure of the product, surface composition, morphology, pore size distribution and other structural characteristics. And the electrochemical analyzer was used to determine the properties of electrocatalytic decomposition of water

Key words: Porous carbon nanomaterials ;Template method; Active material; Electrocatalytic water decomposition

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文 献 综 述 1

1.1 引言 1

1.2 合成方法 1

1.2.2催化活化法 3

1.2.3有机凝胶法 3

1.2.4模板法 5

1.3 研究氮掺杂碳多孔纳米材料的意义和应用前景 8

1.3.1研究意义 8

1.3.2应用前景 9

1.4 本文研究思路和方法 9

第二章实验部分 11

2.1 主要化学试剂 11

2.2 实验设备 11

2.3 活性材料的制备 11

2.4 样品表征 12

2.5 电化学测试 12

第三章 实验结果与讨论 14

3.1 扫描电镜分析 14

3.2 XRD组分分析 16

3.3 热重分析 16

3.4 X射线光电子能谱分析 17

3.5 电化学性能测试 19

参考文献 22

致 谢 24

第一章 文 献 综 述

1.1 引言

在当今的世界形势中，人类和社会在大力的发展，出现了许多令人担忧的问题，这些问题严重的干扰了人类的生存和经济的发展，于是一场新的变革已经到来，科研人员将启用新能源作为解决能源危机新的方向，这些能源的开发和利用已经成为了重点，各国都在关注并且采用新方法进行研究，对新能源能量进行研究时也存在着难点，存储与转化装置就是其难点，因此这两项难点的研究也成为当前科研的重心所在。此外，随着人类大量的使用化石燃料，温室气体的排放量也随之增长，全球变暖，温室效应，海平面上升等环境问题也随之而来。实现减排对我国的未来社会的可持续有着举足轻重的战略意义。

即将发生的全球能源危机促使对各种类型的可持续能源转换和存储系统的开发进行了深入研究。电化学水分解^[6]的效率受到反应的相当大的过度电势的要求和对昂贵的贵金属催化剂的需要的限制，例如铱和氧化钌。因此，重要的是发现有效的和成本效益的电催化剂为氧气发生反应（OER）。

氮掺杂多孔碳的材料具有许多的优点：(1)氮掺杂多孔碳的材料来源比较广阔；(2)能够在许多恶劣的条件下保存完好；(3)性能比较稳定。现今已经制备出了各种结构的碳材料，如碳纳米球^[1]，碳纳米棒，碳纳米管，碳量子点^[2]及其他多孔碳材料。碳材料结构比较的多样，其性能也有多个方面，这使得碳材料的应用也是十分的广泛。其中多孔碳材料应用是极为多样的，多孔的碳材料可以应用于电池^[3,4]，电池中的多孔碳材料是用来作为电极的；多孔碳材料也能用于储存能量，制备能量储存装置超级电容器^[5-7]；多孔碳材料还能吸附气体，也是得它可以分离气体，可以储存气体 ^[8-12]；多孔碳材料在许多催化过程中有着应用，他可以作为做载体^[13]。

1.2 合成方法

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