【摘 要】
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当今社会化石燃料枯竭和环境污染问题愈加严峻,为响应“碳减排、碳中和”的号召,储存和利用可持续发展的清洁能源已迫在眉睫。氧析出反应（OER）和氧还原反应（ORR）构成了许多重要的能量储存或转换技术的核心过程。贵金属催化剂性能极佳,但由于其价格贵、储量低,实际应用受到极大限制。因此开发低成本、储量高、性能好且稳定性强的电催化剂十分重要。以碳基材料为基础的改性催化剂不仅具有高的导电性和强的电子传输能力,
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当今社会化石燃料枯竭和环境污染问题愈加严峻,为响应“碳减排、碳中和”的号召,储存和利用可持续发展的清洁能源已迫在眉睫。氧析出反应（OER）和氧还原反应（ORR）构成了许多重要的能量储存或转换技术的核心过程。贵金属催化剂性能极佳,但由于其价格贵、储量低,实际应用受到极大限制。因此开发低成本、储量高、性能好且稳定性强的电催化剂十分重要。以碳基材料为基础的改性催化剂不仅具有高的导电性和强的电子传输能力,且比表面积大,化学稳定性强,在电催化领域应用前景广阔。本文从调控碳基材料的形貌结构和活性位点出发,在氧气析出和氧气还原角度设计了碳基过渡金属OER催化剂和改性的碳基ORR催化剂:（1）采用一种原位生成模板和致孔剂的策略,通过室温固态研磨和碳酸钠辅助热解,将Ni5P4/Ni2P和分散的Fe Ni合金颗粒封装到三维分级多孔石墨碳骨架中（Ni5P4/Ni2P-Fe Ni@C）。结果显示Ni5P4/Ni2P-Fe Ni@C催化剂在1 M KOH溶液中表现出极好的OER性能,当电流密度为10 m A cm-2时,过电势仅为242 m V,且有极高的电化学稳定性。在天然海水的电解液中,Ni5P4/Ni2P-Fe Ni@C催化剂可以连续工作160 h(电流密度j=20 m A cm-2),该工作为大规模生产高性能、低成本电催化剂提供了新思路。（2）用浓硫酸对多壁碳纳米管（MWNT）进行磺酸基团接枝处理,通过调节不同磺化时间,控制不同的磺化程度,合成的样品用硼氢化钠对可能掺入的含氧基团进行还原,探究磺酸基团在ORR二电子产过氧化氢中的作用。结果显示磺化10 h后,ORR二电子过氧化氢选择性达到94%（0.65 V）。用硼氢化钠还原掉含氧基团,R-10 h MWCNT性能可以达到86%（0.65 V）,与原始的MWCNT相比（75.8%）性能有大幅度提高,研究证明磺酸基团在ORR二电子产过氧化氢中有重要意义。在0.65 V电压下,用不同时间稳定性的电解液对棉织物进行退煮漂一浴法漂白,进行白度测试。结果显示,电解18 h后的电解液对棉织物漂白后,白度可达到92.6%,与原布（87.3%）相比,白度有较高提升。此工作不仅为电化学ORR二电子产过氧化氢提供了一个新思路,而且在跨学科交流方面,提供了新的借鉴。
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