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新型碳基无金属氧还原电催化剂的制备及其作用机理研究的中期报告
摘要：
本文介绍了一种新型碳基无金属氧还原电催化剂(C-MORC)，其制备过程包括三个步骤：热解前驱体、进行碳化和活化处理。在制备过程中，我们采用了富含氮、磷和硫的有机前驱体来制备碳基材料，并在高温和控制气氛下进行碳化和活化处理。
通过物理化学表征分析，我们发现该催化剂具有较高的比表面积和孔径分布，同时材料中富含氮、磷和硫等活性元素，这些元素的存在可以促进氧还原反应的进行。采用线性扫描伏安法和旋转盘电极法测试了催化剂的电催化活性，结果显示，C-MORC在碱性介质中具有优良的氧还原反应活性。
在作用机理研究方面，我们通过导电性实验、拉曼光谱和透射电子显微镜等多种手段，发现该催化剂的高活性主要来自于其较高的电子传导性能和孔隙结构。此外，我们进一步探讨了C-MORC中氮、磷和硫等活性元素参与氧还原反应的机理。
本研究结果表明，C-MORC是一种具有潜在应用价值的氧还原电催化剂，未来可以通过改变其制备条件进一步提高催化剂的活性和稳定性。
关键词：碳基催化剂；无金属；氧还原反应；作用机理
Abstract：
Thispaperintroducesanewtypeofcarbon-basednon-metallicoxygenreductionelectrocatalyst(C-MORC),whichispreparedbyaprocessincludingthreesteps:pyrolyzingprecursor,carburizingandactivatingtreatment.Inthepreparationprocess,weusedorganicprecursorrichinnitrogen,phosphorusandsulfurtopreparecarbon-basedmaterials,andcarburizingandactivatingtreatmentwerecarriedoutathightemperatureandcontrolledatmosphere.
Throughphysicalandchemicalcharacterizationanalysis,wefoundthatthecatalysthasahighspecificsurfaceareaandporesizedistribution,andisrichinactiveelementssuchasnitrogen,phosphorusandsulfur,whichcanpromotetheoxygenreductionreaction.Theelectrocatalyticactivityofthecatalystwastestedbylinearscanningvoltammetryandrotatingdiskelectrodemethod,andtheresultsshowedthatC-MORChadexcellentoxygenreductionreactionactivityinalkalinemedia.
Intermsofmechanismstudies,weusedvariousmethodssuchasconductivityexperiments,Ramanspectroscopyandtransmissionelectronmicroscopytoshowthatthehighactivityofthecatalystismainlyduetoitshighelectronconductivityandporestructure.Inaddition,wefurtherexploredthemechanismofnitrogen,phosphorusandsulfurandotheractiveelementsinvolvedintheoxygenreductionreactioninC-MORC.
TheresultsofthisstudyshowthatC-MORCisapotentialvalueoxygenreductionelectrocatalyst,anditsactivityandstabilitycanbefurtherimprovedbychangingthepreparationconditions.
Keywords:Carbon-basedcatalyst;Non-metallic;OxygenReductionReaction;Mechanism.