《表1 基于XPS测试结构的N和Fe元素的原子含量》

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《铁氮共掺多孔碳材料的制备及其ORR性能研究》

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图2（a）是Fe/N/C-T的XRD图，可以观察到Fe/N/C-900的XRD谱图中26.4°的衍射峰与石墨碳的（002）晶面衍射峰一致，40.8°、42.7°、43.4°、44.1°、44.9°和47.2°处的衍射峰分别对应于Fe5C2的（11-2）、（112）、（021）、（510）、（31-2）和（221）晶面（JCPDS No.51-0997），进一步说明Fe/N/C-900材料中的纳米粒子为Fe5C2纳米粒子，与图1（d）相符。并且发现其它Fe/N/C-T与Fe/N/C-900具有类似的晶体衍射峰。图2（b）是不同材料的拉曼光谱图，在所有材料的拉曼光谱中均出现了明显的D带（1349cm-1）和G带（1581cm-1）峰，分别来源于sp2杂化碳的晶格畸变和与sp2杂化的碳交联的作用[17]，而ID与IG的比值常被用于衡量碳材料的石墨化程度[18]，从图中可以看到Fe/N/C-800、Fe/N/C-900和Fe/N/C-1000的ID/IG的值分别为0.950、0.938和0.907，由此可以看出ID/IG的比值随着温度的升高而减小，这是因为升高温度可以提高材料的石墨化程度。图2（c）是Fe/N/C-T的N 1s XPS谱图，观察到在Fe/N/C-900中存在3种形式的氮，分别为吡咯态的氮（399.9±0.4）、石墨态的氮（401.2±0.2）和氧化态的氮（404.3±0.6）。目前，已经报道的研究结果表明不同类型的氮可以诱导C的不对称原子电荷和自旋密度，从而达到促进氧气还原反应的作用[19]。但是N的结构类型对氧气还原反应是有不同的催化活性的。已经研究发现石墨型的氮有助于提高材料的极限扩散电流密度，吡啶型的氮可以提高材料的起始电位，而吡咯型的N则对氧气还原反应的影响不大[20]。而从表1中Fe/N/C-T的N和Fe元素原子含量表中可以看到Fe/N/C-900中含有较多的石墨态氮，这对氧还原反应有着极大的促进作用。