氮掺杂海绵状碳纳米管作为高表面积催化剂在氢生产中的电化学性质

《Energy Technology》：Electrochemical Properties for Hydrogen Production of Nitrogen-Doped Sponge-Like Carbon Nanotubes as High-Surface Area Catalyst

氮掺杂多孔碳纳米管（SCNTs）通过催化化学气相沉积法合成，探究铜浓度对产率及形貌的影响。SEM/TEM显示其具有 tangled CNTs 和粗糙表面，直径达102 nm。XRD、Raman、XPS等表征验证了氮掺杂及铜负载特性。酸处理显著提升电化学表面积（731.85 vs 23.34 cm2/cm2_geo），优化后HER过电位降至368 mV。

　　

摘要

氮掺杂的海绵碳纳米管（SCNTs）是通过催化化学气相沉积（CCVD）方法合成的。在CCVD实验中，由赤铁矿、二氧化硅和铜组成的催化剂前驱体在950°C的生长温度下，与甲苯和N,N-二甲基甲酰胺溶液一起暴露于热解过程中，时间为一小时。研究了催化剂中铜浓度对SCNTs产率和形貌的影响。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、热重分析和傅里叶变换红外光谱对合成的SCNTs进行了表征。这些SCNTs表现出缠绕的碳纳米管结构，并具有粗糙的表面。铜的引入显著改变了SCNTs的形貌，使其表面粗糙度增加，直径最大可达102纳米。循环伏安法测量结果显示，经过酸处理的SCNTs的电化学表面积为731.85 cm2 cm?2 geo，而未经处理的SCNTs的电化学表面积为23.34 cm2 cm?2 geo。评估了SCNTs在氢气释放反应（HER）中的催化性能。尽管铜的初始存在对HER活性有负面影响，但酸处理可以缓解这一缺点。优化后的样品在?10 mA cm?2电流下可达到368 mV的过电位。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。