·220· 工程科学学报，第41卷，第2期 比表面积为94.84m2·g-1.这说明rCB0以及rCB0- -Pyrrole两者均有着较大的比表面积，并且在对炭黑 进行吡咯掺杂后，得到的rCBO-Pyrrole的比表面积 有了明显的增大.结合扫描电镜分析结果，这种具 到 有介孔的高比表面积纳米颗粒结构不仅有利于电子 rCBO-Pyrrole 传递，同时也便于氧还原反应过程中氧气的传输，从 而增大了反应过程中气-固-液三相界面的面积. CBO 2.2电催化氧还原活性及动力学讨论 2.2.1不同含氨前驱体掺杂炭黑氧化物 1000 800 600 400 200 0 结合能/eV 图5为不同含氨化合物与炭黑的复合物以及还 图3rCBO及rCBO-Pyrrole的X射线光电子能谱全谱 原的炭黑氧化物在玻碳电极下的循环伏安法(CV) Fig.3 XPS spectra of rCBO and rCBO-Pyrrole 测试曲线叠加图.从该图可以得到，使用吡啶作为 含氨化合物的前驱体时，其得到的催化剂CV测试 范围内存在滞后环，表明rCBO和rCBO-Pyrrole中 曲线与还原的炭黑氧化物相比没有明显区别，且特 均存在介孔结构.从rCBO和rCBO-Pyrrole的吸收 征电位反而有一点降低，这说明rCBO-Pyridine的 体积(V)对孔直径(D)的微分分布图（孔径分布 氧还原催化活性主要来自于炭黑，而吡啶起到的作 图)，即图4(c)和(d)可以清楚看出，两者的介孔分 用不大.对于吡咯作为含氮化合物前驱体得到的催 布均集中在3~5nm.通过比表面积测试分析计算， 化剂CV测试的起峰电位与峰电位，相较于还原的 rCB0的比表面积为78.00m2g',rCB0-Pyrrole的 炭黑氧化物（起峰电位：0.85V,峰电位：0.76V)有 120 a 180 (b) 160 100 !40 80F 。脱附 120 ◆脱附 一吸附 。一吸附 100 60 40 60 40 20 20 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 相对压力 相对压力 0.04 0.06 0.03 0.05 0.04 号0.02 ODAOP/AP) 0.03 0.02 0.01 0 50 100 150 50 100 150 孔径mm 孔径fmm 图4rCBO和rCBO-Pyrrole的比表面积测试曲线.(a)rCBO的等温吸附曲线：(b)CBO-Pyrrole的等温吸附曲线：(c)rCBO的孔径分布 曲线：(d)rCBO-Pyrrole的孔径分布曲线 Fig.4 BET curves of rCBO and rCBO-Pyrrole:(a)N2 sorption isotherm of rCBO;(b)N2 sorption isotherm of rCBO-Pyrrole;(c)pore size distri- bution of rCBO:(d)pore size distribution of rCBO-Pyrrole工程科学学报,第 41 卷,第 2 期 图 3 rCBO 及 rCBO鄄鄄Pyrrole 的 X 射线光电子能谱全谱 Fig. 3 XPS spectra of rCBO and rCBO鄄鄄Pyrrole 范围内存在滞后环,表明 rCBO 和 rCBO鄄鄄 Pyrrole 中 均存在介孔结构. 从 rCBO 和 rCBO鄄鄄 Pyrrole 的吸收 图 4 rCBO 和 rCBO鄄鄄Pyrrole 的比表面积测试曲线 郾 (a) rCBO 的等温吸附曲线; (b) rCBO鄄鄄Pyrrole 的等温吸附曲线; (c) rCBO 的孔径分布 曲线; (d) rCBO鄄鄄Pyrrole 的孔径分布曲线 Fig. 4 BET curves of rCBO and rCBO鄄鄄Pyrrole: (a) N2 sorption isotherm of rCBO; (b) N2 sorption isotherm of rCBO鄄鄄Pyrrole; (c) pore size distri鄄 bution of rCBO; (d) pore size distribution of rCBO鄄鄄Pyrrole 体积(V) 对孔直径(D) 的微分分布图(孔径分布 图),即图 4(c)和(d)可以清楚看出, 两者的介孔分 布均集中在 3 ~ 5 nm. 通过比表面积测试分析计算, rCBO 的比表面积为 78郾 00 m 2·g - 1 , rCBO鄄鄄Pyrrole 的 比表面积为 94郾 84 m 2·g - 1 . 这说明 rCBO 以及 rCBO鄄 鄄Pyrrole 两者均有着较大的比表面积,并且在对炭黑 进行吡咯掺杂后,得到的 rCBO鄄鄄 Pyrrole 的比表面积 有了明显的增大. 结合扫描电镜分析结果,这种具 有介孔的高比表面积纳米颗粒结构不仅有利于电子 传递,同时也便于氧还原反应过程中氧气的传输,从 而增大了反应过程中气鄄鄄固鄄鄄液三相界面的面积. 2郾 2 电催化氧还原活性及动力学讨论 2郾 2郾 1 不同含氮前驱体掺杂炭黑氧化物 图 5 为不同含氮化合物与炭黑的复合物以及还 原的炭黑氧化物在玻碳电极下的循环伏安法(CV) 测试曲线叠加图. 从该图可以得到,使用吡啶作为 含氮化合物的前驱体时,其得到的催化剂 CV 测试 曲线与还原的炭黑氧化物相比没有明显区别,且特 征电位反而有一点降低,这说明 rCBO鄄鄄 Pyridine 的 氧还原催化活性主要来自于炭黑,而吡啶起到的作 用不大. 对于吡咯作为含氮化合物前驱体得到的催 化剂 CV 测试的起峰电位与峰电位,相较于还原的 炭黑氧化物(起峰电位:0郾 85 V,峰电位:0郾 76 V) 有 ·220·