研究目的
开发天然丰富、低成本且节能的燃料电池氧还原反应（ORR）电催化剂。
研究成果
超声辅助法成功合成了氮和硼共掺杂且掺杂水平可调的氧化石墨烯，由于硼和氮物种间的协同作用，其表现出增强的氧还原反应活性。该催化剂实现了高耐久性和抗甲醇性的四电子还原路径，在某些方面优于单掺杂样品并与铂碳相当，显示出作为燃料电池用无金属氧还原催化剂的潜力。
研究不足
该研究仅限于碱性条件（0.1 M KOH），未探索酸性环境。其大规模生产的可扩展性和成本效益可能需要进一步优化。潜在的金属杂质未被广泛讨论，这可能影响氧还原反应性能。
1：实验设计与方法选择：
研究采用超声辅助法，在氨水和硼酸水溶液中合成氮硼共掺杂氧化石墨烯（NB/GO），随后在氮气氛围下退火。通过控制超声温度和退火条件可调节掺杂水平。
2：样品选择与数据来源：
以纯度>98.5 wt%的氧化石墨烯粉末为起始材料（购自中碳石墨烯营销中心），其他试剂如硼酸和氨水购自阿拉丁。
3：5 wt%的氧化石墨烯粉末为起始材料（购自中碳石墨烯营销中心），其他试剂如硼酸和氨水购自阿拉丁。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：关键设备包括用于超声的浴式超声波仪、N?氛围退火的炉膛、赛默飞世尔K-Alpha型X射线光电子能谱仪(XPS)、FEI Quanta 600 FEG扫描电镜(SEM)、JEOL 3000F透射电镜(TEM)、安捷伦5500原子力显微镜系统(AFM)、雷尼绍in Via拉曼光谱仪及CHI 760E电化学工作站与Pine AFMSRCE旋转圆盘电极系统。材料包含氧化石墨烯、硼酸、氨水、乙醇和KOH电解液。
4：实验流程与操作步骤：
合成过程包括将N/GO分散于硼酸溶液，在5-75°C区间超声3小时，700°C氮气氛围退火。通过XPS、SEM、TEM、AFM和拉曼光谱表征化学组成、形貌与结构。电化学测试（循环伏安CV和线性扫描伏安LSV）在三电极体系中进行，参比电极为Ag/AgCl，对电极为Pt，工作电极为玻碳电极，电解液为O?饱和的0.1 M KOH。
5：1 M KOH。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：XPS数据以284.8 eV处C 1s峰校准并分峰解析N/B物种；拉曼光谱分析D/G峰强度比；电化学数据采用Koutecky-Levich方程计算电子转移数，通过Tafel斜率分析氧还原反应(ORR)动力学。
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Field Emission Microscope
FEI Quanta 600 FEG
FEI
Used for scanning electron microscopy (SEM) to examine morphology.
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Transmission Electron Microscope
JEOL 3000F
JEOL
Used for transmission electron microscopy (TEM) to study microstructure.
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Atomic Force Microscope
5500 AFM/SPM
Agilent Technologies Inc.
Used for atomic force microscopy (AFM) to image surface topography.
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Graphene Oxide Powder
TM-01PR-01
Sinocarbon Graphene Marketing Center
Used as the starting material for synthesizing doped graphene oxide catalysts.
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K-Alpha Spectrometer
Thermo Fisher Scientific Inc.
Used for X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to analyze chemical composition and valence states.
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Raman Microscope
Renishaw in Via
Renishaw
Used for Raman spectroscopy to analyze structural properties.
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Electrochemical Workstation
CHI 760E
Shanghai Chenhua Co.
Used for cyclic voltammetry (CV) and linear-scan voltammetry (LSV) measurements.
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RDE Control System
AFMSRCE
Pine Inc.
Used for rotating disk electrode (RDE) experiments to study oxygen reduction reaction kinetics.
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