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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

pt - n 摻雜儲氫活性炭復(fù)合材料的合成與表征

該研究發(fā)表于 Composites Part B（2019），使用 XH-800S 開展 氮摻雜活性炭、Pt 納米顆粒 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括具有超高比表面積 3155 m2/g；以比表面積 3155 m2/g；平均粒徑 2.27 nm。

論文編號 294
應(yīng)用方向 氮摻雜活性炭、Pt 納米顆粒、微波輔助水熱、儲氫、溢流效應(yīng)、竹基生物碳
關(guān)鍵結(jié)果 具有超高比表面積 3155 m2/g
核心條件 溫度 180 °C
論文編號
294
期刊
Composites Part B
影響因子
6.864
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2019
設(shè)備型號
XH-800S
作者單位
福建農(nóng)林大學(xué)；福建農(nóng)林大學(xué) 材料工程學(xué)院；英國布魯內(nèi)爾大學(xué) 工程、設(shè)計與物理科學(xué)學(xué)院；浙江林業(yè)科學(xué)院 竹子研究重點實驗室；意大利薩萊諾大學(xué) 土木工程系
Fujian University of Agriculture and Forestry; College of Material Engineering, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, PR China; College of Engineering, Design and Physical Sciences, Brunel University, Uxbridge, United Kingdom; Key Laboratory of Bamboo Research, Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou, PR China; Department of Civil Engineering, University of Salerno, Italy
研究方向
氮摻雜活性炭 Pt 納米顆粒 微波輔助水熱 儲氫 溢流效應(yīng) 竹基生物碳

事實快照

  • 論文：pt - n 摻雜儲氫活性炭復(fù)合材料的合成與表征
  • 設(shè)備：XH-800S
  • 期刊與分區(qū)：Composites Part B，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 180 °C；壓力 1.9 MPa；時間 15 min / 10 min / 1 h
  • 關(guān)鍵結(jié)果：具有超高比表面積 3155 m2/g；以比表面積 3155 m2/g；平均粒徑 2.27 nm
  • 用途：可作為 氮摻雜活性炭、Pt 納米顆粒 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文摘要指出，以比表面積高達 3155 m2/g 的竹基活性炭（AC）為原料，首先通過微波輔助水熱法進行氮摻雜，獲得 N 含量為 1.64 wt% 的氮摻雜活性炭（NAC）。然后通過濕法浸漬制備了 Pt 負載量為 2.87 ~ 6.73 wt% 的 Pt-AC 復(fù)合材料。N? 吸附、ICP-OES、XRD、TEM、EDX、SEM 和 H? 化學(xué)吸附等表征結(jié)果表明：i）Pt 含量增加導(dǎo)致金屬顆粒尺寸增大；ii）N 摻雜使 Pt 納米顆粒更小、分散更好；iii）Pt 摻雜導(dǎo)致比表面積下降（孔堵塞）。77 K 下儲氫容量與多孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而 298 K 下 Pt 摻雜 NAC 的儲氫增強因子達 1.82（相比 Pt 摻雜 AC），這歸因于溢流效應(yīng)（spillover effect），且與 Pt 含量有關(guān)。Pt-N 摻雜 AC 的儲氫性能也優(yōu)于純 Pt 摻雜 AC，進一步證明了溢流效應(yīng)的增強，這應(yīng)歸因于更好的 Pt 分散性和更小的 Pt 納米顆粒尺寸。

研究背景與解決的問題

論文摘要指出，以比表面積高達 3155 m2/g 的竹基活性炭（AC）為原料，首先通過微波輔助水熱法進行氮摻雜，獲得 N 含量為 1.

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度180 °C
壓力1.9 MPa
時間15 min / 10 min / 1 h

關(guān)鍵結(jié)果

具有超高比表面積 3155 m2/g
以比表面積 3155 m2/g
平均粒徑 2.27 nm
平均粒徑 4.54 nm
指標結(jié)果
具有超高比表面積3155 m2/g
以比表面積3155 m2/g
平均粒徑2.27 nm
平均粒徑4.54 nm

機制/方法亮點

  • 微波輔助水熱快速均勻加熱促進 N 摻雜 微波與反應(yīng)物直接耦合：；快速升溫至 453 K（約 180 °C）；僅需 15 min 升溫 + 10 min 保溫；均勻加熱避免局部過熱；可控壓力（1.8 ~ 1.9 MPa）促進 N 原子嵌入 水熱環(huán)境促進 N 摻雜：；氨水在高溫高壓下分解產(chǎn)生活性 N 物種；乙二醇作為還原劑，防止碳材料氧化；N 原子嵌入碳骨架，形成吡啶 N、吡咯 N 和石墨 N
  • N 摻雜作為 Pt 納米顆粒的錨定位點 N 摻雜創(chuàng)造缺陷：；N 原子嵌入碳骨架，改變局部電子結(jié)構(gòu)；形成吡啶 N、吡咯 N 和石墨 N 等活性位點；這些位點作為 Pt 納米顆粒的錨定位點 改善 Pt 分散性：；N 位點與 Pt 前驅(qū)體之間的強相互作用；限制 Pt 納米顆粒的遷移和團聚；促進 Pt 的均勻分散，減小顆粒尺寸
  • 溢流效應(yīng)增強室溫儲氫性能 溢流效應(yīng)三步機制：
  • 氫分子在 Pt 納米顆粒上解離化學(xué)吸附
  • 氫原子從 Pt 表面遷移到相鄰碳載體表面

應(yīng)用價值

  • 首次采用微波輔助水熱法對超高比表面積竹基活性炭進行 N 摻雜。
  • 明確檢出祥鵠 XH-800S 微波輔助水熱合成儀，設(shè)備型號和反應(yīng)條件（453 K、15 min 升溫 + 10 min 保溫、壓力 1.8 ~ 1.9 MPa）完整。
  • 微波輔助法總反應(yīng)時間僅 25 min，顯著短于傳統(tǒng)水熱法（數(shù)小時）。
  • N 摻雜使 Pt 納米顆粒尺寸從 4.54 nm 降至 2.27 nm，分散性顯著改善。
  • Pt-NAC 在 298 K 下儲氫增強因子達 1.82，優(yōu)于純 Pt 摻雜 AC。

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Composites Part B（2019），使用 XH-800S 開展 氮摻雜活性炭、Pt 納米顆粒 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括具有超高比表面積 3155 m2/g；以比表面積 3155 m2/g；平均粒徑 2.27 nm。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Composites Part B，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Synthesis and characterization of Pt-N-doped activated biocarbon composites for hydrogen storage
Composites Part B, 2019
DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.12.122