氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能

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1、万方数据1778物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)Acta脚，．一C％泐．Sin．2014，30(9)，1778-1786September【Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201407112www．whxb．pku．edu．crl氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能彭三郭慧林‘亢晓峰(西北大学化学与材料科学学院，合成与天然功能分子化学教育部重点实验室，西安710069)摘要：以氧化石墨烯fGO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和氮掺杂剂，采用化学还原法

2、制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(NG)。利用场发射透射电子显微镜(FETEM)、紫外．可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红#I-(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(xPs)、zeta电位和纳米粒度分析、循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)等手段对材料的形貌、结构、成分和电化学性质进行表征．结果显示：DMKO能有效地还原GO，且通过调节G0与DMKO的质量比，可以得到不同还原效果的NG，其氮含量范围为4．40％一5．89％(原子分数)：GO与DMKO的质量比为1：0．7时制备的氮掺杂石墨烯(NG．1)

3、在O：饱和O．1mol·L。KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能最佳，其ORR峰电流为0．93mA·cm～，电子转移数为3．6，这归因于其较高含量的吡啶一N增加了材料的ORR活性位点．此外．石墨化．N由于其较高的电子导电性倾向于产生较高的氧还原峰电流，而吡啶．N较低的超电势倾向于产生较正的氧还原峰电位．与商用Pt／C相比，该材料展现出了优异的抗CH。OH“跨界效应”的特性．关键词：石墨烯：氮掺杂：氧还原反应：电催化中图分类号：0646PreparationofNitrogen·DopedGra

4、pheneandItsEIectrOcatalytiCActivityforOxygenReductionReactionPENGSanGUOHui-Lin。KANGXiao—Feng(KeyLaboratoryofSyntheticandNaturalFunctionalMoleculeChemistry(MinistryofEducation)，CollegeofChemistryandMaterialsScience,NorthwestUniversi拶．Xi"tin710069,PR．China

5、)Abstract：Nitrogen—dopedgraphene(NG)waspreparedbychemicalreductionofgrapheneoxide(GO)usingdimethylketoxime(DMKO)asreducinganddopingagents．Themorphologies，structures，compositions，andelectrocatalyticactivitiesoftheas．．preparedmaterialswereinvestigatedusing

6、field··emissiontransmissionelectronmicroscopy(FETEM)，ultraviolet．visible(UV-Vis)spectroscopy,Fourier．transforminfrared(FTIR)spectroscopy，X—rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，zetapotentialandnanoparticleanalyses。cyclicvoltammetry(cv)，andtherotatingdiskelec

7、trode(RDE)method．TheresulfsshowedthatGOsheetswereeffectivelyreducedbvDMKO．NGsampleswithdifferentnitrogencontentswereObtainedbyadjustingthemassratioofGOtoDMKO：thenitrogencontentswereintherange4．40％一5．89％(atomicfraction)．NG一1，obtainedusingaGOfDMKOmassratio

8、of1：O．7，showedexcellentelectrocatalytiCactivityintheoxygenreductionreaction(ORR)inan02．saturated0．1mo卜L～KOHsolution．Thepeakcurrentwas0．93mA·cm～，andthenumberofelectronstransferredper02was3．6：thiswasattributedtotheincreasei1