山西煤化所：花瓣状NO掺杂碳纳米片作为超级电容器电极

掺杂杂原子的碳纳米片在氧还原反应（ORR）中显示出精良的电催化活性。
本文，中国科学院山西煤炭化学研究所申文忠团队在《Carbon》期刊揭橥名为“Petal-Like N, O-codoped Carbon Nanosheets as Mott–Schottky nanoreactors in electrodes of Zn-Air Batteries and Supercapacitors”的论文，研究提出利用氯化亚氯制备了锚定在花瓣状N，O掺杂的碳纳米片表面的单原子Fe-NC位点，并将其选作Zn-空气电池和超级电容器电极中的Mott-Schottky纳米反应器。

研究了纳米片和Fe-NC活性位点之间的异质结界面处的电子传输和传质。
结果表明，不仅具有丰富的中孔和高比表面积的花瓣状纳米片可以供应快速的电解质扩散路径，而且单原子的Fe-NC作为Mott–Schottky纳米反应器也有利于电子转移。
在碱性条件下朝向ORR的NGA-900 @ HC显示半波（E 1/2）和起始电势（E start）分别为0.85和1.16 V，在0.55 V的动电流密度（J K）为58.7 mA cm -2时，Pt / C催化剂（vs.RHE）优于Pt / C催化剂（vs.RHE）1600 rpm的转速和5.5 mA cm -2的极限电流密度（J L）。
这项事情供应了对ORR活性和掺杂的介孔碳材料的功函数之间的干系性的深入理解。

图文导读

方案1。
NGA-900 @ HC的合成程序。

图1。
（a）在N 2下gC 3 N 4，O-ASP和NGA-HT的热重曲线，（b）在氩氛围围下加热过程中NGA-HT的废气剖析，（c）氮吸附-解吸等温线，（d） NGA-700，NGA-800，NGA-900和NGA-1000的孔径分布，以及（e）NGA-xs中孔形成的合理机制。

图2。
（a）NGA-x样品的拉曼光谱，（b）gC 3 N 4和NGA-xs的X射线粉末衍射，（c）XPS丈量光谱，以及（d）NGA-xs中氮官能团的含量。

方案2。
NGA-xs氧官能团进化的图示。

图3。
（a）ZAB的配置，（b）放电曲线和功率密度，（c）10 mA cm -2时的比容量，（d）在不同电流密度下的放电曲线，（e）ZAB的循环稳定性NGA-900 @ HC和商用Pt / C作为10 mA cm -2的空气电极催化剂，（f）全固态可充电ZAB的示意图，以及（g）全固态粉末化的彩色LED的照片状态ZAB。

图4。
（a）XPS光谱，（b）NGA和NGA-900 @ HC的UPS光谱（c）能量肖特基打仗之前和之后的NGA-900 @ HC的能带图。

小结

综上所述，本研究提出了一种简便可行的方法，采取氧化沥青质作为碳源，g-C3N4为片状构造导向模板和氮先驱体合成花瓣状N，O共混纳米碳片的可行的方法。
NGA-900 @ HC揭示了金属与非金属界面上的Mott-Schottky纳米反应器，在储能和电转换方面具有广阔的运用前景，如超级电容器，金属空气电池，CO2和氮气还原等，以应对环球景象和环境问题。

文献：