| 一种家蚕茧衍生具有蜂窝状结构的钴-锰共掺杂碳材料双功能电解水催化剂 |
| Honeycomb-like Structured and Co-Mn Incorporated Carbon Materials Derived from Bombyx mori Cocoons Act as a Bifunctional Catalyst for Water Splitting |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 张明 | 浙江理工大学材料与纺织学院, 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州 310018 | zhangming@zstu.edu.cn | | 李涛 | 浙江理工大学材料与纺织学院, 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州 310018 | | | 王娟 | 浙江理工大学材料与纺织学院, 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州 310018 | | | 潘逸 | 浙江理工大学材料与纺织学院, 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州 310018 | | | 马仕杰 | 浙江理工大学材料与纺织学院, 先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室, 杭州 310018 | | | 朱罕 | 江南大学化学与材料工程学院, 合成与生物胶体教育部重点实验室, 无锡 214122 | | | 杜明亮 | 江南大学化学与材料工程学院, 合成与生物胶体教育部重点实验室, 无锡 214122 | |
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| 摘要: 通过一步碳化石墨化过程，由家蚕茧制得了一种具有蜂窝状结构的氮钴锰共掺杂碳材料。该材料具有蜂窝状结构和高比表面积，同时由于暴露的钴-锰活性位点以及富含的吡啶氮和石墨氮，3%钴-锰/蚕茧的碳材料（3% Co-Mn/SCC）显示了高析氢反应活性，其初始电位和10 mA·cm-2过电位分别只有121和155 mV，Tafel斜率为130 mV·dec-1，并且在酸性条件下具有很好的稳定性。与此同时，2% Co-Mn/SCC在碱性条件下表现出优异的析氧反应催化性能，具有较低的初始电位，Tafel斜率为143 mV·dec-1。 |
| 关键词: 碳材料 家蚕茧 双功能催化 电解水 |
| 基金项目: 国家自然科学基金（No.51573166）和浙江省自然科学基金（No.LQ16E020005）资助项目。 |
| Abstract: Porous and graphene-type honeycomb-like structured N-doped and Co-Mn incorporated carbon materials derived from Bombyx mori silk cocoons were synthesized via one-step thermal carbonization and graphitization process. Due to the high specific surface area of honeycomb-like structure, the exposed Co-Mn active sites and the pyridine-N and graphitic-N, the prepared 3% Co-Mn/silk cocoon carbon materials (3% Co-Mn/SCC) exhibits good hydrogen evolution reaction (HER) performance with a low onset potential of 121 mV, a low overpotential of 155 mV at 10 mA·cm-2 and a Tafel slope of 130 mV·dec-1 as well as a long-term stability in acidic electrolyte. Meanwhile, the 2% Co-Mn/SCC also shows great oxygen evolution reaction (OER) performance in 1 mol·L-1 KOH with the lowest onset potential 1.5 mV and a Tafel slope of 143 mV·dec-1. This result demonstrates that MCo-Mn/SCC (M is the mass fraction of Co and Mn) possess both HER and OER catalytic activity and can act as a bifunctional catalyst for water electrolysis. |
| Keywords: carbon materials Bombyx mori silk cocoons bifunctional catalyst water splitting |
| 投稿时间：2017-11-13 修订日期：2018-03-17 |
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| 张明,李涛,王娟,潘逸,马仕杰,朱罕,杜明亮.一种家蚕茧衍生具有蜂窝状结构的钴-锰共掺杂碳材料双功能电解水催化剂[J].无机化学学报,2018,34(5):942-950. |
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