氮掺杂中空碳球用于电催化合成H_(2)O_(2)

摘要

以SiO_(2)为模板、盐酸多巴胺为原料前驱体,通过自聚合和高温热解等步骤,制备了分级多孔的氮掺杂中空碳球(NHCS),并将其用于电催化氧还原反应合成H_(2)O_(2)。结果表明,NHCS电催化合成H_(2)O_(2)性能随着氮掺杂量的降低呈现先增加后减小的趋势,含有更高吡咯氮和石墨氮比例的碳材料表现出最优的电催化合成H_(2)O_(2)性能。采用旋转圆盘环盘电极(RRDE)测试时,NHCS催化氧还原反应(ORR)合成H_(2)O_(2)的选择性达到90%以上。在H型电解池中测试时,循环使用6 h时H_(2)O_(2)的累积量达到1050 mg/L,法拉第效率保持在90%。NHCS优异的电化学性能主要归因于其多孔结构和氮掺杂:丰富的中空、分级多孔结构有利于H_(2)O_(2)快速扩散;合适的氮掺杂有利于催化剂活性和H_(2)O_(2)选择性的提升。