基于煤气化细渣构建碳基氧还原催化剂及其催化性能研究

气化细渣是煤气化过程产生的一种含碳量较高的固体废弃物。经炭灰分离得到的高炭是制备炭材料的潜在碳源。本研究以气化细渣浮选-酸洗后的高炭为前驱体，通过高温活化制备了氮掺杂碳基催化剂，结合拉曼光谱、XPS和SEM等表征，探究了活化剂比例和氮源对催化剂理化特性的影响，揭示了两者与催化剂氧还原性能的内在关联，验证了气化细渣作为原料制备碳基氧还原催化剂的可行性。结果表明，随着活化剂KOH比例的增加，碳基催化剂的氧还原催化性能先增加后减小，当高炭和KOH质量比为1∶4时其催化性能最优。此外，相较于氯化铵，以三聚氰胺作为氮源具有更强的氮掺杂效应，使得CKN₆-143催化剂的起始电位可达0.87 V（vs. RHE），极限扩散电流密度为4.95 mA/cm²，平均电子转移数为3.82，表现出良好的电催化性能，为气化细渣的高值化利用奠定了基础。