天津大學《ACS Sustainable Chem. Eng》:簡易合成高性能氮摻雜...

本文要點：

以聚丙烯醯胺（PAM）為碳源和氮源的一鍋法合成氮摻雜的分級多孔碳。

1

成果簡介

天津大學化工學院彭文朝副教授團隊在《ACS Sustainable Chem. Eng》期刊發表名為「Facile Synthesis of High-Performance Nitrogen-Doped Hierarchically Porous Carbon for Catalytic Oxidatio」的論文，研究使用硝酸鈉（NaNO3）作為模板，聚丙烯醯胺作為氮和碳的前體，製備具有超高比表面積（SSA）的氮摻雜的多孔碳。具有均勻分散的大孔（50 200nm），中孔（2 4nm）和微孔（0.7 1.2nm）可以形成高度分層的多孔結構。

所得材料可用作PMS活化和苯酚降解的活性碳催化劑。還通過自由基猝滅測試和電子順磁共振（EPR）技術研究了PMS激活機制，其中確定了非自由基主導的氧化途徑。這項研究為合成具有大SSA的N摻雜和多孔碳材料提供了一種簡單方法。此外，它有助於獲得有關碳質材料PMS活化機理的新見解.

2

圖文導讀

圖1.通過NaNO3鹽模板法合成分級多孔碳的示意圖。

圖2. 樣品的N 2吸附-解吸等溫線曲線（a），SSA值（b）孔徑分布（c）。

圖3. PAM-0.5-700催化劑的形態和結構。（a，b）SEM圖像。（c，d）TEM圖像。（e，f）高解析度TEM圖像。（g）SAED模式。（h）XRD模式。（i–l）EDX映射圖像。

圖4.（a）具有不同比例的PAM / NaNO 3的PAM-700的拉曼光譜。（b）選定樣品的XPS調查光譜。

圖5.（a）在不同催化劑上苯酚的去除率與時間的關係。（b/c）PAM-0.5-700中的PMS和催化劑的不同劑量的催化性能，（d）在不同的PMS用量和催化劑用量下反應速率常數。

圖5. PAM-0.5-700/PMS的EPR譜

圖7.碳催化劑上PMS活化的圖解。

3

小結

本研究使用便捷的一鍋法熱解法製造了氮摻雜和分級多孔碳。聚丙烯醯胺和NaNO3分別用作前體和孔模板。分解後的NaNO3可以產生具有約4500 m2g–1的非常大的SSA的分層多孔結構，通過水衝洗輕鬆實現模板的移除。最佳的催化劑對PMS活化具有超高的催化活性，可促進水溶液中苯酚的降解。較大的SSA和多孔結構可以充分暴露出活性部位，研究表明，由於多孔結構中大量缺陷邊緣的形成，PMS活化途徑可從自由基為主的過程轉變為非自由基途徑。

文獻：

Facile Synthesis of High-Performance Nitrogen-Doped Hierarchically Porous Carbon for Catalytic Oxidation

作者：

Zhe Yang，Xiaoguang Duan，Jun Wang，Yang Li，Xiaobin Fan，Fengbao Zhang，Guoliang Zhang，Wenchao Peng*

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b07469

▼