《表2 不同材料的比表面积及孔容》
为了探究材料表面的元素组成,对PSC-800进行XPS谱图分析,由图4A可知,材料中主要含有C、N、O、P、Fe.其中N含量为3.88at%,P为1.05at%,Fe为0.47at%.结合表3数据可以分析到,PSC-800的N、P、Fe含量均高于SC-800,证实了驯化后的污泥碳具有更多的元素掺杂.3种元素的精细谱图如图4B-D所示,N 1s谱图被拟合为5个部分,分别为吡啶型氮(0.63at%)、Fe-N(0.27at%)、吡咯型氮(0.36at%)、石墨氮(1.26at%)和吡啶氧化氮(1.27at%),对应出峰位置的结合能分别为398.4eV、399.3 eV、400.0 eV、401.0 e V和402.9 e V[27].研究表明,吡啶氮和Fe-N能显著提高材料氧还原的初始电位,石墨型氮能改善材料电子传导率,提高极限电流密度[28].Fe 2p的拟合分峰包括Fe2+2p3/2、Fe3+2p3/2、Fe2+2p1/2、Fe3+2p1/2以及卫星峰,对应的结合能为710.5 eV、714.5 eV、723.4 eV、725.4 eV和719 eV[29],其中Fe2+2p3/2被认为是Fe-N结构[30].P 2p谱中的P-C(0.46at%)和P-O(0.58at%)分别在结合能为133.5和134.3 eV处[31],其中,P-C的成键存在负电荷极化作用.P的掺杂使得碳层中均匀分布的电荷被打破,从而产生吸附氧的活性位点[32].另外,对比不同温度下材料的元素掺杂可知,尽管温度升高能提高石墨化程度,但高温会使N、P等杂原子的流失,减少元素掺杂,从而降低材料的氧还原活性[33].
图表编号 | XD0029991600 严禁用于非法目的 |
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绘制时间 | 2019.04.28 |
作者 | 叶雅丽、冯伟明、李格、雷振超、冯春华 |
绘制单位 | 华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室、华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室、华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室、华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室、华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室 |
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