Прямая азотная фиксация на краях графеновых нанопластин как эффективные электрокатализаторы для преобразования энергии

Как схематично показано на Рис. 1а прямая азотная фиксация в шаровой мельнице на сломанных краях графитовых каркасов включает разрушение графита большого размера ( Рис. 1б ) в маленькие ( Рис. 1с ). Расщепление графитных связей С-С с помощью шаровой мельницы создало активные виды углерода для реакции с азотом, как показано в Рис. S1 ( Дополнительная электронная информация, ESI ). Термодинамически наиболее предпочтительным образованием краев NGnP является сохранение ароматичности. Рассчитанные энергии связи (δE) азота на зигзагообразных и в форме кресел ломаных кромок составляли -2,50 эВ / N2 (-57,65 ккал / N2 моль) ( Рис. 1г ) и -1,96 эВ / N2 (-45,20 ккал / моль N2) ( Рис. 1е ), соответственно, указывает на экзотермическую (спонтанную) реакцию с образованием азотированных ароматических колец на сломанных краях. Как ароматические 5-членные пиразольные, так и 6-членные пиридазиновые кольца могут образовываться на краях NGnP при растрескивании зигзага и кресла, соответственно ( Рис. S1 ). Непрореагировавшие остаточные виды активного углерода могут быть уничтожены влагой воздуха при открытии крышки, если судить по сильному искривлению ( Дополнительное видео ), что приводит к образованию некоторых оксигенированных групп по краям ( Рис. 1a а также S1 ). Было подсчитано, что доступное количество активных атомов углерода на сломанных краях экспоненциально увеличивается при уменьшении среднего размера зерна ( Рис. S2 ESI для подробного расчета). Это приводит к высокому содержанию азота на краях, хотя не все активные атомы углерода могут реагировать с азотом. Рисунок 1Как схематично показано на   Рис

(а) Схематическое изображение физического растрескивания графитовых чешуек в шаровой дробилке (500 мл), содержащей шарики из нержавеющей стали (500,0 г, диаметр 5 мм), перемешиваемые при 500 об / мин в течение 48 часов в присутствии азота и последующего воздействия влажность воздуха для производства NGnP. СЭМ изображения: (б) исходная графитовая чешуйка; (c) NGnPs после измельчения в шаровой мельнице. Шкала баров составляет 1 мкм. Механизмы образования кольца в зависимости от характера растрескивания незакрепленных краев: (d) образование 5-членного пиразольного кольца после реакции между активными атомами углерода зигзагообразного края и азотом; (е) образование 6-членного пиридазинового кольца после реакции между активными атомами углерода, находящимися в кресле, и азотом.

Соответствующие изображения ПЭМ приведены в Рис. S3a-S3C четко показывают относительно небольшие и однородные NGnP с округлой формой по сравнению с исходной крупной графитовой чешуйкой ( Рис. 1б ). Рис. S3b выявляет краевые полосы, связанные с несколькими графитовыми слоями высокой кристалличности. Эти результаты, вместе с резким увеличением (в 39 раз) площади поверхности Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) NGnPs ( Таблица S1 ), указывают на эффективное и самопроизвольное расслоение исходного графита на небольшие GnP даже в твердом состоянии путем сухого измельчения в шаровой мельнице. ТЕМ-изображение темного поля также показывает сходную морфологию ( Рис. S3c ) с углеродом ( Рис. S3d ), азот- ( Рис. S3e ) и кислородные сопоставления ( Рис. S3f ) четко показывает эффективное включение азота в результирующие NGnP.

Элементный анализ (ЭА) показывает, что исходный графит имеет содержание углерода 99,64 мас.% И содержание кислорода 0,13 мас.% От физической сорбции ( Таблица S2 ) 21 , Полученные NGnP имеют пониженное содержание углерода 70,67 мас.% И высокое содержание азота 14,84 мас.% (Эквивалентно атомному отношению углерода / азота 5,6, см. Таблица S2 ), гарантируя, что значительное количество азота было зафиксировано на краях NGnPs посредством механохимической реакции графита с инертным азотом ( Рис. 1a а также S1 ). Кроме того, содержание водорода и кислорода до 0,79 и 7,43 мас.%, Соответственно, также наблюдалось из-за остаточных активных углеродных частиц, которые реагировали с влажностью воздуха с образованием оксигенированных групп.

Инфракрасный спектр NGnP с Фурье-преобразованием, очевидно, демонстрирует сильный ароматический пик растяжения C-N при 1400 см-1 и пик растяжения C = O при 1624 см-1 ( Рис. S4a ), подразумевая присутствие азотсодержащих ароматических колец и групп карбоновой кислоты соответственно. Кроме того, сильный пик при 3400 см-1 обусловлен гигроскопической природой NGnP и кристаллической воды, связанной с KBr, используемой для приготовления образца. NGnP также показывают пики sp 2 и sp 3 C-H на уровне около 2927 см -1, связанные с дефектами, созданными во время измельчения в шаровой мельнице 4 , Однако соответствующий спектр для исходного графита показывает только слабую полосу при 1632 см-1, характерную для моды колебаний молекул адсорбированной воды. 22 ,

Порошок NGnP был дополнительно охарактеризован с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. Как и ожидалось, исходный графит показал полосы G и 2D при 1585 и 2722 см-1 соответственно ( Рис. S4b ), с неопределяемым краевым искажением и структурными дефектами, и, следовательно, отношение интенсивности D- и G-диапазонов равно нулю (ID / IG = 0,0). Напротив, NGnP демонстрировали широкую и сильную D-полосу более 1364 см-1 с отношением ID / IG 1,0 ( Рис. S4b ), что указывает на уменьшение размера зерна при механохимическом крекинге (см. Рис. 1с ) и значительное искажение края при азотировании края (см. Рис. 1a а также S1 ).

TGA термограмма чистого графита показывает незначительную потерю веса до 900 ° C в азоте ( Рис. S4c а также Таблица S3 ). Тем не менее, NGnP показали постепенную потерю веса до 600 ° C, после чего произошла резкая потеря веса при температуре около 723 ° C. Из-за гигроскопической и полярной природы колец пиразола и пиридазина на краях NGnP первоначальная потеря веса может быть вызвана связанной влажностью (H2O), соляной кислотой (HCl, см. Раздел «Эксперимент») и кислородсодержащими группами. 23 , Потеря веса при 723 ° C может быть связана с потерей относительно большого количества стабильных краевых гетероциклических колец (см. Рис. 1a а также S1 ). Наблюдаемая постепенная потеря веса для NGnPs, в отличие от ступенчатой ​​потери веса для GO 24 , предполагает наличие сильных межслоевых взаимодействий ( например , полярное взаимодействие и Н-связь) между некоторыми из оксигенированных групп, чтобы изменить температуру их разложения в зависимости от их конкретного расположения вдоль краев NGnP. Гораздо более высокая температура ступенчатого разложения (~ 723 ° C) для NGnPs, чем (~ 165 ° C) для GO, указывает на значительно улучшенную общую термостабильность для NGnP, что, скорее всего, связано с краевой селективной функционализацией в NGnP без базальной плоскости искажение.

Рентгенограмма для исходного графита показывает сильный пик [002] при 26,5 °, соответствующий межслойному d- расстоянию 0,34 нм ( Рис. S4d ) 25 , По сравнению с исходным графитом, NGnP показали только очень слабый пик [002] (интенсивность менее 0,1%) с центром в 25,6 ° ( Рис. S4d (вставка), что указывает на возникновение расслоения графита с высокой функциональностью по краям на несколько слоев графеновых нанопластинчатых частиц (GnP) даже в твердом состоянии во время процессов шаровой фрезерования и обработки.

Дополнительные доказательства присутствия азота на краях NGnP получены из спектроскопических измерений XPS. Как и ожидалось, исходный графит показал только ярко выраженный пик C 1s при 284,3 эВ ( Рис. 2а ) с очень слабой, но заметной полосой O 1s при ~ 532 эВ, обусловленной присутствием следового количества физически адсорбированного кислорода 21 , В дополнение к пикам C 1s и O 1s, NGnP показали характерный пик N 1s при 399 эВ. Спектры высокого разрешения XPS с кривой арматурой для C 1s ( Рис. 2б ), O 1s ( Рис. 2с ) и N 1s ( Рис. 2d Пики показали, что ароматические C-N в пиразольных (пирролик-N) и пиридазиновых (пиридин-N) кольцах являются доминирующими N-компонентами в NGnP. Примечательно, что соотношение пиразол (5N) / пиридазин (6N) азота составляет 2,9 ( Рис. 2d а также Таблица S3 ), подразумевая, что зигзагообразное расстегивание молнии является основным процессом ( ср. Рис. S1 ). Кроме того, измерения XPS были выполнены на NGnP, подвергнутых термическому отжигу при 400 (ниже 723 ° C) и 1000 ° C (выше 723 ° C) в течение 30 минут в атмосфере аргона, чтобы убедиться в происхождении потерь веса, наблюдаемых в TGA (см. Рис. S4c ). Исследование XPS термообработанных NGnP при 400 ° C не выявило очевидных изменений в интенсивности пиков O 1s и N 1s ( Рис. S5 а также Таблица S3 ), подразумевая, что атомы азота были ковалентно включены в ароматические кольца. Для NGnP, термообработанных при 1000 ° C, интенсивность пиков O 1s и N 1s была резко снижена ( Рис. S6 а также Таблица S3 ). Следовательно, ранняя постепенная потеря веса, наблюдаемая в измерениях TGA, должна быть связана с несвязанными летучими веществами из-за гигроскопической и полярной природы NGnP, тогда как соответствующая потеря веса при 723 ° C обусловлена ​​потерей относительно стабильного краевого гетероциклического вещества. кольца. Интересно, что соотношения азота 5N / 6N постепенно снижались с 2,9 до 2 и 1,5 для NGnP, термообработанных при 400 и 1000 ° C, соответственно, что позволяет предположить, что 5-членное пиразольное кольцо менее стабильно, чем 6-членный пиридазин кольцо ( Рис. 2d , S5D , S6d а также Таблица S3 ). В целом результаты XPS соответствуют FT-IR (см. Рис. S4a ) и результаты TGA (см. Рис. S4c ), поддерживая механизм, показанный в Рис. 1a а также S1 ,

фигура 2

(a) Спектры XPS съемки первичного графита и свежеприготовленных NGnP. XPS-спектры высокого разрешения NGnPs: (b) C 1s; (с) O 1s; (d) N 1с.

Уменьшение размера зерна для энтропийного усиления (см. Рис. 1б и 1с ) и избирательная по краям функционализация (азотирование и последующая оксигенация) для энтальпического усиления может значительно улучшить растворимость NGnP. Действительно, было обнаружено, что NGnP легко диспергируются не только в полярных протонных растворителях, таких как нейтральная вода, основная вода (содержащая гидроксид аммония), метанол и изопропиловый спирт, но также в полярных апротонных растворителях, включая ацетон, N, N- диметилацетамид (DMAc). ), N , N- диметилформамид (ДМФА) и N- метил-2-пирролидон (NMP) ( Рис. S7 ). Из всех протестированных растворителей было обнаружено, что DMAc является лучшим для диспергирования NGnP в стабильную дисперсию с аналогичными значениями дзета-потенциала -42,4 и -31,9 мВ при концентрациях 0,02 и 0,10 мг / мл ( Рис. S7c, S7d а также Таблица S4 ) соответственно. Хорошо известно, что значение дзета-потенциала, более отрицательное или положительное, чем ± 30 мВ, является достаточным для обеспечения хорошей стабильности дисперсии посредством отталкивания заряда. 26 ,

Похожие

Как сделать Weebly
Аббатство Фукар, английский PWR Major '17 Weebly выделяется из всех создателей веб-сайтов как отличный выбор для любых целей и аудитории. Среди его вариантов - как профессиональный, так и развлекательный, а простые инструкции делают его довольно простым в использовании. Чтобы зарегистрироваться на сайте, перейдите на домашнюю страницу, www.Weebly.com и введите имя пользователя, адрес электронной почты и пароль. Затем вам
Как Google, как SEO Pro: сила поисковых операторов
Google - это больше, чем просто платформа, которую мы используем для привлечения трафика. Это также один из самых важных инструментов, которые цифровые маркетологи и оптимизаторы имеют в своих руках. Будь то поиск ссылок или поиск следующего контента, Google жизненно важен для всего, что я делаю. Но простое выполнение поиска редко дает желаемых результатов. Вот где приходят операторы поисковых систем. Если вам интересно, что такое оператор поиска, проверьте определение ниже.
Как работает поисковая система?
Хотя вы всегда должны создавать контент сайта, ориентированный на ваших клиентов, а не на поисковые системы, важно понимать, как работает поисковая система. Как только вы это знаете, вы можете перейти к следующему шагу, который включает в себя элементы, которые
Как создать SEO-дружественные тестовые страницы
... для улучшения конверсии и продаж, сохраняя при этом ваши преимущества в SEO. Тестирование веб-страниц очень полезно при создании успешного веб-сайта. Изменение порядка содержания, изображений, расположения кнопок и других визуальных элементов на целевой странице может сказать вам, какая комбинация приведет к наибольшему количеству конверсий от ваших посетителей. В то же время, однако, вы определенно не хотите идти вразрез с руководящими принципами поисковой системы.
Как оптимизировать позиционирование сети в WordPress
WordPress, безусловно, является наиболее используемой платформой в мире для публикации контента в Интернете. В самом деле, WordPress стоит почти за 40% всех сайтов, созданных с помощью контент-менеджера (CMS). Создание веб-страниц с WordPress Он приобрел большую популярность не только потому, что это легко, но и потому, что он обычно получает хорошее позиционирование
8 КАК ОПТИМИЗИРОВАТЬ SEO ДЛЯ ВИДЕО YOUTUBE
8 КАК ОПТИМИЗИРОВАТЬ SEO ДЛЯ ВИДЕО YOUTUBE Оптимизация видео на YouTube так же важна, как и оптимизация статей, цель состоит в том, чтобы облегчить людям поиск ваших видео.
Как писать оптимизированные статьи SEO онлайн
Напишите оптимизированную статью или пост SEO для интернет-газеты или для вашего блога это одна из основополагающих основ улучшения позиционирования сайта и получения большей видимости в поисковых системах и, следовательно, посещений. Хорошая статья правильной
10 основных обновлений алгоритма Google, которые вам нужно знать
За прошедшие годы Google превратился из очередной поисковой системы в самую большую! С его связанными целями обеспечения лучшего пользовательского опыта и ранжирования только самых релевантных страниц в поисковой выдаче, Google развертывает обновления SEO, которые часто вводят пользователей в заблуждение. Проще говоря, «SEO-обновления - это действия, предпринимаемые Google для удаления страниц, которые уже имеют рейтинг в поисковой выдаче, что не соответствует рекомендациям
Как IIS SEO Toolkit спас мою задницу
... для меня! Как Я написал вчера на хост-сервере моего блога произошел сбой жесткого диска, который фактически уничтожил мою виртуальную машину, и мой блог был разрушен. К счастью, мне удалось восстановить статический архив моего сайта, предоставленный Rich Skrenta, но мне не хватало всех моих изображений и другого контента (примеров кода). Как упоминает Джефф, Я усвоил трудный путь,
Что такое SEO? Как найти в Google
Как вы думаете, ваши клиенты приходят к вам? Возможно, основной ответ прост: В сегодняшнем посте я расскажу вам историю Фелипе Орсоли. Ты знаешь кто он? Фелипе Орсоли консультант по цифровому маркетингу в Maringá Он был одним из первых пользователей, вступивших в
Введение в базовый курс SEO
Последняя проверка 11 марта 2019 года в 12:01 Прежде всего, поздравляем вас с тем, что вы стали одним из первых зарегистрировавшихся из 500 доступных нам слотов! Мы очень рады, что вы узнали о нас о SEO. Это первый в истории SEO хакерский базовый курс SEO. Вы получаете это электронное письмо, потому что вы записались на этот курс, который начинается сегодня 1 декабря 2010 г. Как вы все знаете…

Комментарии

Как SEO Как вы должны изменить свою стратегию, чтобы получить преимущество над конкурентами?
... для вас. Так что оставайтесь с нами до конца и получите полную информацию о SEO. Тогда давайте начнем без задержки. Что такое SEO? Seo Полная форма поисковой оптимизации Это процесс, который вы можете улучшить в поисковой системе ранга ваших статей блога. Google отображает ссылки в наших результатах поиска, которые они считают хорошим содержанием и имеют больший авторитет, чем
Но как вы делаете SEO и как вы делаете это хорошо?
Но как вы делаете SEO и как вы делаете это хорошо? Хотя у каждого есть свои «секреты», правда в том, что отличный SEO просто требует немного знаний и немного локоть смазки. Ниже приведена основа, вам нужно освоить игру SEO. Выполняйте каждый шаг - не пропускайте ни одного - и увидите результаты буквально. 1. Ключевые слова семени должны Ключевые слова семени являются большими, из которых происходят все другие ключевые слова. Вы можете думать
Однако даже если вы создаете отличный контент, вы также можете столкнуться с некоторыми другими проблемами, такими как, как структурировать ваш контент?
Однако даже если вы создаете отличный контент, вы также можете столкнуться с некоторыми другими проблемами, такими как, как структурировать ваш контент? Как показать поисковым системам, с какими сообщениями они связаны, а также, что является наиболее важным? В этом вам поможет инструмент Yoast SEO Premium Internal Linking. Он покажет, какие сообщения относятся к вашему контенту, и его легко связать с некоторыми из связанных статей. Yoast SEO предоставляет широкий спектр функций,
Итак, как маркетолог контента, как вы должны реагировать?
Итак, как маркетолог контента, как вы должны реагировать? Постарайтесь сделать ваш контент лучшим ответом в Интернете на данный вопрос. Ответьте на вопросы, которые никто не делает. Включите ссылки на соответствующие ресурсы. Добавьте графику, фотографии и видео, чтобы увеличить вовлеченность. Избавьтесь от любых неработающих ссылок и дублирующегося контента. Оптимизируйте время загрузки страницы.
После того, как вы настроили свой веб-сайт на успех в поисковых системах, как вы можете определить, достигли ли вы результатов?
После того, как вы настроили свой веб-сайт на успех в поисковых системах, как вы можете определить, достигли ли вы результатов? Маркетологи должны знать, как отслеживать рейтинг своих сайтов и прогресс SEO, чтобы они могли продолжать делать то, что работает, и корректировать то, что не работает. Цели вашего сайта уникальны для вашего бизнеса. Тем не менее, есть некоторые показатели, на которые почти все сайты должны обратить внимание. На этом уроке по SEO вы научитесь
KK: Как вы реагируете, когда читаете или слышите, как люди говорят: «SEO мертво?
KK: Как вы реагируете, когда читаете или слышите, как люди говорят: «SEO мертво?» EE: Они просто не понимают. Возвращаясь к моему 140-символьному ответу, так много сложностей в том, что делают поисковые системы, и так много разных его разновидностей. Локальный поиск отличается от поиска видео, отличается от поиска покупок, отличается от богатых ответов и так далее. И желание людей искать вещи никогда не исчезнет. Таким образом, SEO далеко от мертвых. Пока людям нужно
У вас есть информация о том, как улучшить SEO WordPress или как увеличить количество посетителей сайта?
У вас есть информация о том, как улучшить SEO WordPress или как увеличить количество посетителей сайта? Не стесняйтесь поделиться с нами через колонку комментариев ниже.
Как насчет того, чтобы Гил Ра Им адаптировался к своей новой фигуре как высокомерный богатый Ким Джу Вон?
Как насчет того, чтобы Гил Ра Им адаптировался к своей новой фигуре как высокомерный богатый Ким Джу Вон? Вы не пожалеете об этой драме. 2. Мой любимый Сэм скоро pinterest.com Предпочитаю ромскую комедию ( романс-комедия ), просто посмотрите эту драму. Эта драма рассказывает историю женщины, которая приближается к 30 годам, не имеет работы и только что была
Но так как это в каждом конкретном случае, а как насчет особых случаев?
Но так как это в каждом конкретном случае, а как насчет особых случаев? Мы предлагаем вам просмотреть текущие метатеги, указав каждый раз их полезность. Основы Элемент заголовка (полезный и обязательный, но не метатег ) Многие сайты говорят о «META Title» для ссылки на этот элемент, хотя это вовсе не тег META. Это элемент HTML, отличный от мета, который обычно записывается как: <title> Заголовок страницы </ title> Содержимое
Зная это, я продолжаю создавать статьи, такие как: Как выбрать идеальный хостинг-пакет для вашего сайта , Слишком занят, чтобы написать?
Но так как это в каждом конкретном случае, а как насчет особых случаев? Мы предлагаем вам просмотреть текущие метатеги, указав каждый раз их полезность. Основы Элемент заголовка (полезный и обязательный, но не метатег ) Многие сайты говорят о «META Title» для ссылки на этот элемент, хотя это вовсе не тег META. Это элемент HTML, отличный от мета, который обычно записывается как: <title> Заголовок страницы </ title> Содержимое
Что изменилось с точки зрения SEO как карьеры с тех пор, как вы начали работать в этой отрасли?
Что изменилось с точки зрения SEO как карьеры с тех пор, как вы начали работать в этой отрасли? Ниже вы найдете действительно проницательные ответы. 1.SEO должен быть навыком, который у вас есть, как кусочек большего навыка SEO по-прежнему хороший

Как работает поисковая система?
Ты знаешь кто он?
Что такое SEO?
Но как вы делаете SEO и как вы делаете это хорошо?
Однако даже если вы создаете отличный контент, вы также можете столкнуться с некоторыми другими проблемами, такими как, как структурировать ваш контент?
Как показать поисковым системам, с какими сообщениями они связаны, а также, что является наиболее важным?
Итак, как маркетолог контента, как вы должны реагировать?
После того, как вы настроили свой веб-сайт на успех в поисковых системах, как вы можете определить, достигли ли вы результатов?
После того, как вы настроили свой веб-сайт на успех в поисковых системах, как вы можете определить, достигли ли вы результатов?
KK: Как вы реагируете, когда читаете или слышите, как люди говорят: «SEO мертво?
3D стерео фильмы для 5D
    Как купить билеты на поезд

    Я всегда в последнее время пользуюсь услугами настоящего интернет сайта. Он у меня внушает доверие. И здесь придбати квитки возможно в любое

    Ведущие корпоративов
    Хотя до наступления зимы осталось еще полтора месяца, многие коллективы уже сейчас планируют, как они будут встречать Новый год. Руководство рассматривает суммы, которые могли бы быть потрачены на корпоратив,

    Custom plugins and WordPress themes
    Шаблоны страниц в WordPress являются отличным способом изменить структуру страниц или добавить им функциональности. Создание собственного шаблона страниц может быть не простым делом, особенно для новичков,

    Продукт WooCommerce
    Каждый умный человек в современном мире прекрасно понимает, что в двадцать первом веке просто нельзя упускать возможность узнать или же научиться чему-либо новому. Особенно, если речь касается электронной