孙珊等：吡咯/炭黑氧化物复合氧阴极材料的制备及催化性能 ·219· 加速电压为10kV. DLD型X射线光电子能谱仪对样品进行测试.该 1.5.2透射电镜(TEM) 仪器使用150W的Mg单色X射线，分析面积为800 采用日本EM-2010F型透射电子显微镜 m×800μm. (transmission electron microscope,TEM)对样品进行 1.5.5比表面积测试(BET) 形貌与结构表征，设置加速电压为200kV. 本文中使用精微高博的JW-BK112型比表面 1.5.3紫外-可见光光谱(UV-VIS) 积及孔径分析仪针对样品进行测试 本论文使用UV2600型紫外可见光光度计对样 2结果与讨论 品进行测试，获得其原子键合状态的信息].扫描 波长范围为200~800nm. 2.1形貌及结构表征 1.5.4X射线光电子能谱(XPS) 2.1.1扫描电镜及透射电镜表征 X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spec- 图1(a)为CBO的扫描电镜照片，照片显示C- troscopy,XPS)可以用于分析氧阴极材料表面不同元 B0由50~150nm的纳米小球组成，使其具有高比 素的存在和相对含量，相应的元素价态以及元素所 表面积.图1(b)为相应的高分辨透射电镜照片，图 处化学环境等较为精细的信息[].本论文中采用 中纳米颗粒具有明显的层状结构，测量得到层间距 Kratos Analytical公司（日本）的Kratos AXIS Ultra 约为0.34nm,与石墨的层间距相近. 200nm 图1rCBO的扫描电镜照片(a)和透射电镜照片(b) Fig.1 SEM images (a)and TEM images (b)of rCBO 2.1.2紫外-可见光光谱表征 炭黑中碳原子的排列方式类似于石墨，为碳原 子组成的蜂窝状片层晶体结构，而片层较石墨小且 为无序分布[]，本文采用了较温和的方式氧化炭黑 得到炭黑氧化物.将得到的炭黑氧化物进行紫外- 1.4 可见光谱测试得到如图2所示的谱图.其中270nm 1.2 处为芳香族化合物碳碳双键(C=C)的π-π·跃 1.0 迁，而400nm处为碳氧双键(C=0)的n-π·跃 迁[4.这两个峰的存在以及相对大小说明采用这 0.8 200300400500600700800 种方法对炭黑进行氧化可以得到炭黑氧化物， 波长nm 2.1.3X射线光电子能谱表征 图2炭黑氧化物紫外-可见光光谱 本文中使用X射线光电子能谱(XPS)来表征 Fig.2 UV-Vis spectrum of rCBO 该氧阴极材料中各个元素的存在以及状态，如图3 物中. 所示，CB0的全谱中出现碳、氧元素的峰，没有出现 2.1.4比表面积测试表征 氮元素的峰，而在rCBO-Pyrrole中400.1eV处出现 rCBO和rCBO-Pyrrole的氮气等温吸附曲线分 了明显的N1s峰，与吡咯氨(400.1eV)s]相对应， 别如图4(a)和(b)所示，从图中可以看出，两者均 证明了氨元素成功地掺杂于rCBO-Pyrrole复合 属于第V类等温曲线，并在0.9~1.0的相对压力孙 珊等: 吡咯/ 炭黑氧化物复合氧阴极材料的制备及催化性能 加速电压为 10 kV. 1郾 5郾 2 透射电镜(TEM) 采用 日 本 JEM鄄鄄 2010F 型 透 射 电 子 显 微 镜 (transmission electron microscope,TEM) 对样品进行 形貌与结构表征,设置加速电压为 200 kV. 1郾 5郾 3 紫外鄄鄄可见光光谱(UV鄄鄄VIS) 本论文使用 UV2600 型紫外可见光光度计对样 品进行测试,获得其原子键合状态的信息[11] . 扫描 波长范围为 200 ~ 800 nm. 1郾 5郾 4 X 射线光电子能谱(XPS) X 射线光电子能谱( X鄄ray photoelectron spec鄄 troscopy,XPS)可以用于分析氧阴极材料表面不同元 素的存在和相对含量,相应的元素价态以及元素所 处化学环境等较为精细的信息[12] . 本论文中采用 Kratos Analytical 公司(日本) 的 Kratos AXIS Ultra DLD 型 X 射线光电子能谱仪对样品进行测试. 该 仪器使用 150 W 的 Mg 单色 X 射线,分析面积为 800 滋m 伊 800 滋m. 1郾 5郾 5 比表面积测试(BET) 本文中使用精微高博的 JW鄄鄄 BK112 型比表面 积及孔径分析仪针对样品进行测试. 2 结果与讨论 2郾 1 形貌及结构表征 2郾 1郾 1 扫描电镜及透射电镜表征 图 1(a)为 rCBO 的扫描电镜照片,照片显示 rC鄄 BO 由 50 ~ 150 nm 的纳米小球组成,使其具有高比 表面积. 图 1(b)为相应的高分辨透射电镜照片,图 中纳米颗粒具有明显的层状结构,测量得到层间距 约为 0郾 34 nm,与石墨的层间距相近. 图 1 rCBO 的 扫描电镜照片(a)和透射电镜照片(b) Fig. 1 SEM images (a) and TEM images (b) of rCBO 2郾 1郾 2 紫外鄄鄄可见光光谱表征 炭黑中碳原子的排列方式类似于石墨,为碳原 子组成的蜂窝状片层晶体结构,而片层较石墨小且 为无序分布[13] ,本文采用了较温和的方式氧化炭黑 得到炭黑氧化物. 将得到的炭黑氧化物进行紫外鄄鄄 可见光谱测试得到如图 2 所示的谱图. 其中 270 nm 处为芳香族化合物碳碳双键(C 詤C) 的 仔鄄鄄 仔 * 跃 迁,而 400 nm 处为碳氧双键( C 詤O) 的 n鄄鄄 仔 * 跃 迁[14] . 这两个峰的存在以及相对大小说明采用这 种方法对炭黑进行氧化可以得到炭黑氧化物. 2郾 1郾 3 X 射线光电子能谱表征 本文中使用 X 射线光电子能谱(XPS) 来表征 该氧阴极材料中各个元素的存在以及状态,如图 3 所示,rCBO 的全谱中出现碳、氧元素的峰,没有出现 氮元素的峰,而在 rCBO鄄鄄 Pyrrole 中 400郾 1 eV 处出现 了明显的 N 1s 峰,与吡咯氮(400郾 1 eV) [15] 相对应, 证明了氮元素成功地掺杂于 rCBO鄄鄄 Pyrrole 复合 图 2 炭黑氧化物紫外鄄鄄可见光光谱 Fig. 2 UV鄄鄄Vis spectrum of rCBO 物中. 2郾 1郾 4 比表面积测试表征 rCBO 和 rCBO鄄鄄Pyrrole 的氮气等温吸附曲线分 别如图 4( a)和( b)所示,从图中可以看出,两者均 属于第 IV 类等温曲线,并在 0郾 9 ~ 1郾 0 的相对压力 ·219·