《表3 XPS检测到的不同样品的C、N、O、P、S和Fe的相对含量》

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《自掺杂污泥碳的制备及其电催化氧还原的性能》

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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].