《表2 NHC和NPC的N元素及O元素质量分数》

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《水热法制备氮掺杂多孔炭及其在气体吸附/电化学储能中的应用》

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采用XPS方法研究了NHC及NPC表面元素组成及其相应的化学态的变化，如图5所示．图5（a）和图5（b）分别为NHC和NPC的全谱图，从图中可以看出，而NHC0及NPC0呈现明显的C1s及O1s谱峰，N1s谱峰非常微弱，NHC5及NPC5均呈现明显的C1s、O1s及N1s谱峰，说明水热过程N掺杂成功．从表2可以看到，NHC0及NHC5的O含量均超过20%，因为水热炭化过程是一个脱水脱羧芳香化的过程，因此在水热炭表面形成了丰富的含氧官能团（oxygen functional groups，OFGs），保留了大量生物质中的中的O元素[27]．图5（c）对NPC5的N1s谱峰进行分峰拟合，得到炭结构内N元素的4种化学态，分别为吡啶氮（N-6，(398.5±0.2）e V)、吡咯氮（N-5，(399.8±0.2）e V)、石墨化氮（N-Q，(401.5±0.2）e V)以及氧化态氮（N-O，(402.5±0.2）e V)[28-30].N-6及N-5具有未配对的电子，导致炭材料表面发生极化，而N-Q是sp2炭基面的一部分，能够导致π电子的非均匀分布，增强炭骨架的电子传导性，研究表明以上3种氮结构对于SO2的吸附能力以及电容值均能作出贡献．对NHC及NPC中以上含氮结构的相对含量进行分析，如图5（d）可见，NPC5中N-6、N-5及N-Q 3种含氮结构相对含量超过90%，有望展现出优异的SO2吸附性能及电化学储能特性．