铁基氮掺杂碳纳米管制备及其电催化性能

利用化学原位聚合法制备聚吡咯包覆碳纳米管,然后以硫酸亚铁铵盐为铁前驱体,采用液相沉淀法制备聚吡咯-碳纳米管-铁化合物复合材料(Fe-PPy-CNTs),通过对复合材料Fe-PPy-CNTs热处理,成功制备出铁基氮掺杂碳纳米管催化剂Fe NCNTs.X射线衍射分析表明,热处理使Fe-PPy-CNTs复合物中Fe3O4向Fe3N和Fe转化,700°C热处理制备的Fe NCNT700中铁主要是Fe3O4相,但也有Fe相.800和900°C热处理制备的催化剂Fe NCNT800和Fe NCNT900则明显有Fe3N和Fe形成.随着热处理温度升高,Fe NCNTs催化剂氮含量降低,其含氮官能团也由吡咯型氮向吡啶型和石墨型氮转化.电化学分析表明,含有Fe3N的Fe NCNT800和Fe NCNT900催化剂具有明显的氧还原催化活性,其中,Fe NCNT800因其具有高的比表面积、高的氮含量和高比例的有利于增强氧吸附能力和弱化O―O键的石墨氮官能团,而表现出优于Fe NCNT900氧还原催化活性及稳定性.     

聚苯胺改性氮掺杂碳纳米管制备及其超级电容器性能

利用苯胺原位化学聚合合成聚苯胺包覆碳纳米管(CNTs), 再炭化处理制备氮掺杂碳纳米管(NCNTs).激光拉曼(Raman)光谱和X射线光电子谱(XPS)分析及透射电镜(TEM)观察表明, 苯胺包覆碳纳米管经炭化处理后, 得到以碳纳米管为核、氮掺杂碳层为壳, 具有核-壳结构的氮掺杂碳纳米管, 而碳纳米管本征结构未遭破坏. 研究表明, 随着苯胺用量的增大, 氮掺杂碳纳米管的氮掺杂碳层变厚, 氮含量从7.06%(质量分数)增加到8.64%, 而作为超级电容器电极材料, 随着氮掺杂碳层厚度降低, 氮掺杂碳纳米管在6 mol·L^-1氢氧化钾电解液中的比容量从107 F·g^-1增大到205 F·g^-1, 远高于原始碳纳米管10 F·g^-1的比容量, 且聚苯胺改性氮掺杂碳纳米管表现出较好的充放电循环性, 经1000次充放电循环后仍保持初始容量的92.8%~97.1%, 表明氮掺杂碳纳米管不仅通过表面氮杂原子引入大的法拉第电容和改善亲水性使电容量显著增大, 其具有的核壳结构特征也使循环稳定性增强。