磁性Fe,N共掺杂分级多孔石墨化碳气凝胶的制备及其电化学、吸附性能

摘要

以天然含氮聚多糖壳聚糖作为碳源和氮源,Fe Cl_(3)作为铁源,经溶胶-凝胶、高温碳化和KOH高温活化3个步骤,得到一种Fe,N共掺杂的分级多孔石墨化纳米碳材料(Fe NC气凝胶).该系列样品均具有大的比表面积(最高达3103 m^(2)/g)、较低的密度(约27 mg/cm^(3))和良好的磁响应能力,氮掺杂量接近4%,Fe以纳米Fe@Fe_(3)O_(4)和Fe-N形式掺杂.电催化氧还原(ORR)性能测试表明,Fe NC气凝胶样品均表现出良好的ORR活性,且随着铁掺入量的增加而增强;电容性能测试表明,Fe NC气凝胶均表现出良好的双电层电容性能和循环使用稳定性,且随着铁掺入量的增加而减弱.吸附性能测试表明,Fe NC(1-20)-K800样品对阴离子染料甲基橙、中性染料罗丹明B、阳离子染料结晶紫和孔雀石绿的饱和吸附量均在400 mg/g以上;其中,对孔雀石绿表现出特异性吸附,饱和吸附量达816 mg/g,且能通过外加磁场很好地分离回收.