一种源自生物资源的高度纳米多孔氮掺杂碳微纤维，作为一种新型 ORR 电催化剂

背景

先进的电化学能源系统，如燃料电池和金属空气电池，被认为是传统化石燃料的有前途的替代品 [1, 2]。氧还原反应（ORR）是这些能源技术中的重要反应，但其存在过电位高、ORR动力学缓慢、途径多样等缺点，限制了综合性能和转化效率的提高[3, 4 ]。目前，Pt 基催化剂已被广泛用于提高实际应用中的 ORR，但金属-Pt 的高成本和有限的资源阻碍了其商业化[5,6,7]。因此，探索廉价、活性、稳定的无Pt ORR催化剂对于快速发展清洁能源技术具有重要意义。

为了寻找金属-Pt 催化剂的一些有价值的替代品，杂原子掺杂到碳同素异形体中，如石墨烯 [8]、石墨炔 [9] 和碳纳米管 [10]，由于其独特的物理和电子结构而受到广泛研究。尽管在掺杂碳催化剂的可控制备方面取得了巨大进步，但ORR催化活性的来源仍不清楚，这成为该领域的技术瓶颈[11, 12]。通常，掺杂碳催化剂的 ORR 活性增强可归因于碳骨架中杂原子掺杂引起的电荷调制和电中性破坏 [13, 14]。其他研究还表明，碳基催化剂的 ORR 活性源于适当的掺杂位置和配置 [15,16,17]。此外，氮等杂原子的掺杂可以诱导碳表面极化，这有助于形成新的含氮活性位点，从而有利于原子和离子的吸附[18]。因此，了解富氮碳结构的贡献对于阐明ORR催化活性位点具有重要意义，也可为定向设计ORR活性稳定的掺杂碳催化剂铺平道路。

使用天然生物质（例如大豆 [19]、丝素蛋白 [20]、芸豆 [21] 和血红蛋白 [22]）和动物生物废物（例如鱼鳞 [23] 和动物血液 [24]）作为直接前体或催化 ORR 活性位点的氮源被认为是制造掺杂碳催化剂的有效途径。最近，李等人。还通过使用氯化血红素生物材料作为单源前体并使用自组装氯化钠晶体作为模板合成了一种具有三维多孔网络的掺杂碳基 ORR 催化剂 [25]。江等人。 [26] 血中心生物酶转化为Fe-Nx 通过血液生物废物的多步热解进行 ORR 电催化的催化活性位点。所得电催化剂显示出优异的 ORR 催化活性，表明 Fe-Nx 血细胞中血红素的结构有利于ORR活性中心的形成，因此可以促进催化剂的性能。这些研究可能希望通过适当控制热解过程和选择廉价的生物质材料作为前驱体来制备新型高性能掺杂碳催化剂。

在此，受到廉价且易于获得的生物废物衍生的杂原子掺杂碳具有优异 ORR 性能的启发，我们开发了一种策略，通过热解合成 N 掺杂纳米多孔碳微纤维作为一种新型 ORR 电催化剂（Me-CFZ-900）用氯化锌活化废弃竹炭组织，结合使用三聚氰胺作为促进剂/氮源。据我们所知，到目前为止，还没有关于通过轻松转化竹碳生物废物来设计多孔碳微纤维作为 ORR 催化剂的报道。我们发现所制备的 Me-CFZ-900 催化剂具有大量均匀的介孔，平均孔径为 2.23 nm 和高表面积（~ 929.4 m ² g ⁻¹ )，这有利于 O2 电催化还原的传质。该研究为制备有价值的多孔纳米碳材料开辟了新的空间，并提供了新的思路，该材料可以通过进一步改善孔隙特征和活性N物种的含量来作为有前景的ORR电催化剂。

方法

碳基 ORR 催化剂的合成

在氯化锌活化的帮助下，通过对废弃竹碳组织（购自中国福建恒安集团有限公司）进行简单易行的两步热解制备氮掺杂纳米多孔碳微纤维。通常，废弃的组织在碎浆机中切碎，然后在管式炉中以 20 °C min ^-1 的加热速率在 350 °C 下碳化 1 小时 在氮气气氛下去除一些残留的有机物质。获得的碳微纤维标记为CF350。随后，将 0.5 g CF350、1.0 g 三聚氰胺和 1.0 g 氯化锌在玛瑙研钵中通过简单的全固态研磨 0.5 h 均匀混合，得到新的碳质前驱体（Me-CFZ）。 Me-CFZ前驱体在管式炉中在900 °C下进一步热处理2 h，加热速率为10 °C min ^-1 在 N2 气氛下，成功合成了 Me-CFZ-900。通过活化辅助碳化方法合成 Me-CFZ-900 的示意图如图 1 所示。为了检查热解温度对碳基催化剂 ORR 性能的影响，我们还制造了其他 Me-CFZ不同温度下的催化剂，可分别标记为 Me-CFZ-700、Me-CFZ-800 和 Me-CFZ-1000。作为对照，类似地制备未添加三聚氰胺的CF-900和CFZ-900。所有样品均通过浸入 0.5 mol l ^-1 在可以用作 ORR 电催化剂之前，在 HCl 溶液中放置 2 h。为保证重现性，我们对所有ORR催化剂进行了3次制备，误差控制在5.0%以内。

竹炭生物废弃物活化辅助碳化合成介孔氮掺杂碳微纤维用于ORR电催化的示意图

物理表征

高分辨率扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）测试分别由日立UHR S4800（日本）和FEI Tecnai-G2 F30仪器获得，加速电压为300 kV。 X 射线光电子能谱 (XPS) 使用 Kratos XSAM800 光谱仪进行。使用 Micromeritics Analyzer (ASAP 2010) 在 77 K 下测试 N2 吸附/解吸等温线。使用 Shimadzu XRD-6000 X 射线衍射仪（日本）与 Cu Ka1 辐射进行 X 射线衍射 (XRD) 分析(λ =1.54178 Ǻ) 在 4° min ^{− 1} .拉曼光谱数据用Horiba HR800拉曼系统记录，激光激发波长为514.5 nm。 XR X 射线使用 Shimadzu XRD-6000 (λ =X 射线衍射仪（日本），Cu Ka1 辐射 ).

电化学测量

在 CHI760E 双恒电位仪（上海晨华仪器有限公司，中国）上评估碳基 ORR 催化剂的电催化行为。玻璃碳旋转环盘电极（GC-RRDE，Φ =5 mm, Pine Instrument Co.)、饱和甘汞电极 (SCE) 和石墨棒 (Φ =0.5 cm）分别用作工作电极（WE）、参比电极（RE）和辅助电极（AE）。 WE的制作参考了我们之前的报道[12]。通常，10 μl 10 mg ml ^-1 将分散液移至 GC-RRDE 表面并在空气中自然干燥。碳基催化剂和商业 Pt/C 催化剂（20 wt% Pt，Aladdin Industrial Co. Ltd.）的质量负载控制在~ 600 μg cm ^-2 .所有电位（相对于 SCE）都转化为相对于可逆氢电极 (RHE) 的电位。此外，电化学阻抗谱（EIS）在1 mmol l ^-1 K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]（摩尔比 =1:1）混合物作为0.1 M KCl溶液中的氧化还原探针。为了充分诱导测试过程中产生的过氧化物完全分解，如别处报道的那样，将环电位设置为 0.5 V（vs. SCE）。 %HO2 ⁻ 产率和电子转移数 (n ) 期间的 ORR 计算使用以下等式 [25]：

其中我 d 是磁盘上的法拉第电流，I r 是环上的法拉第电流，N 是环形电极的收集效率 (0.38)。 n 由 Koutecky-Levich 方程计算 [27]：

其中 F 是法拉第常数，C O 是电解质中的 O2 饱和浓度，D O 是电解液中的 O2 扩散系数，ν 是电解质的动力粘度，ω 为电极转速，0.62为转速单位为rpm时的常数。

结果与讨论

图 2 显示了 Me-CFZ-900 催化剂的 SEM 和 TEM 图像。正如在这些 SEM 图像中所观察到的，Me-CFZ-900 催化剂由不规则的氮掺杂碳微纤维组成（图 2a、b）。此外，Me-CFZ-900 的 TEM 图像（图 2c、d）进一步证实了 SEM 分析的结果。 Me-CFZ-900 催化剂内部中孔的形成归因于氯化锌在高温热解过程中的活化作用，导致快速脱水和催化脱羟基，导致氢气和氧气以 H2O 蒸汽的形式释放。这种活化过程可以促进在 Me-CFZ-900 催化剂内部的氮掺杂过程中产生更多的介孔。此外，由于N掺杂，还可以观察到一些暴露的边缘缺陷，这有利于促进ORR催化活性。

SEM (a , b ) 和 TEM (c , d ) Me-CFZ-900 的图片

氮吸附/解吸等温线用于检查布鲁诺-埃米特-特勒 (BET) 比表面积和孔分布特征，如图 3a 和附加文件 1：图 S1 所示。发现高 BET 表面积 (~ 929.4 m ² g ⁻¹ ) 的 Me-CFZ-900 可归因于其粗糙的富含缺陷的表面和介孔特性，这与 TEM 测量结果非常吻合。 Me-CFZ-900 催化剂的 BJH 孔径分布如图 3a 的插图所示。平均孔径为2.3 nm的Me-CFZ-900的总孔体积为~ 0.53 cm ³ g ⁻¹ ，但介孔主要集中在 3.88 nm 的孔径上。这些优异的特性可能与ORR活性的增强密切相关。通过图 3b 中的 X 射线衍射图研究了不同碳基 ORR 催化剂的碳结构。除了分别位于~ 24°和~ 43°的两个碳平面（（002）和（101））外，没有观察到结晶峰，表明是无定形碳结构[19, 20]。强（002）衍射峰可能主要归因于典型的乱层碳[28]的晶格平面。然而，与 CF-900 和 CFZ-900 相比，Me-CFZ-900 的 (002) 峰的 2-θ 峰和 (101) 峰的 2-θ 峰较低，这是由于结晶的轻微变形。沿 a 的规律 或 b 通过在 sp ² 中掺杂氮原子的方向 碳晶格。此外，CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的所有拉曼光谱（图 3c）都表现出两个板带，位于~ 1345 和~ 1590 cm ^-1 , 分配给无序的 sp ³ 碳（D 带）和石墨 sp ² 碳（G 带），分别。强度比 (I D/我 G）从“D”带到“G”带用于表征无序度和石墨化度。对应的I D/我 CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的 G 分别约为 0.91、0.91 和 0.92。更高的I D/我 Me-CFZ-900 的 G 比代表更高的氮掺杂效率和更多的缺陷结构，有利于增加活性位点密度和增强 ORR 电催化活性。先前的报告还提出，掺杂碳催化剂的导电性可以通过掺杂更多的氮原子来提高 [25]。为此，我们通过电化学阻抗谱 (EIS) 在 1 mmol l ⁻¹ 中进一步测试了所有掺杂碳催化剂的电导率 (EC)。 K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]（摩尔比 =1:1）探针溶液，如图3d所示。 Bode 结果证明 Me-CFZ-900 对质量传输的阻力要低得多，这表明与 CF-900 和 CFZ-900 相比具有更好的整体导电性。此外，Me-CFZ-900较高的电导率有助于提高电子传输能力，使其在碱性介质中具有更好的ORR活性。

一 Me-CFZ-900 的 N2 吸附等温线。 b CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的 XRD 谱。 c CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的拉曼光谱。 d CF-900、CFZ-900和Me-CFZ-900在100 kHz至10 MHz频率范围内幅度为5.0 mV的正弦波下的波德光谱

XPS 调查数据（参见附加文件 1：图 S2）表明 Me-CFZ-900 分别主要由氮、碳和氧组成。 N1s XPS 峰的出现表明氮成功掺杂到碳结构中，这通过对 Me-CFZ-900 的 C1s 峰的分析得到充分证明。然而，由于竹炭生物废物中的氮含量低，无法观察到 CF-900 和 CFZ-900 的 N1s 峰，如附加文件 1：图 S1 和表 S1 所示。此外，通过表面 XPS 分析确定了三种掺杂 N 催化剂的总 N 含量。 Me-CFZ-900的总氮含量为2.71 at.%，但CF-900的总氮含量仅为0.91 at.%，CFZ-900的总氮含量分别为0.94 at.%。我们进一步检查了 CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的高分辨率 N1s XPS 光谱，如图 4（a-c）所示。 CF-900 和 CFZ-900 的 N1s XPS 光谱可以解卷积为一个结合能 (BE) 为 ~ 401.5 eV 的峰，对应于石墨-N 物种。然而，Me-CFZ-900 的高分辨率 N1s XPS 光谱表明存在四种类型的氮基团：398.3 eV 的吡啶-N、398.8 eV 的吡咯-N、401.2 eV 的石墨-N 和 401.2 eV 的氧化-N 403.4 eV [29,30,31]。吡啶-N和吡咯-N的形成来源于三聚氰胺在高温活化碳化过程中的热分解。此外，CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的高分辨率 C1s 光谱（图 4d 和附加文件 1：图 S3）可以在 284.5、285.9、287.0 和293.0 eV，分配给石墨 sp ² 碳 (C=C), 无定形碳 (C–C), sp ² 与氮键合的碳原子 (C–N) 和 sp ² 与氧键合的碳原子 (C-O) [32]，分别。 C-N 结构的比例从 CF-900 的 7.8 at.% 增加到 12.2 at.%。 % 在 Me-CFZ-900 中，进一步证明更多的氮原子已成功地结合到 Me-CFZ-900 的碳框架中。此外，这些结果表明，在 900 °C 热解过程中添加三聚氰胺作为促进剂和氮源会影响总氮和掺杂氮的含量，从而有助于在 Me-CFZ-900 内部形成更多的活性位点，促进以提高电化学测试过程中的ORR催化活性。

CF-900 的高分辨率 N1s XPS 光谱 (a ), CFZ-900 (b ) 和 Me-CFZ-900 (c ）。 (d ) Me-CFZ-900 的高分辨率 C1s XPS 光谱 (d )

为了评估 ORR 电催化活性，将三种碳基 ORR 催化剂分别涂覆在 GC-RRDE 表面，并在 O2 饱和的 0.1 mol l ^{-1 中通过循环伏安法 (CV) 和线性扫描伏安法 (LSV) 进一步测试} 氢氧化钾溶液。 ORR 活性的电化学结果如图 5a 所示。可以发现，CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 在 O2 饱和电解质中的所有 CV 曲线都显示出清晰的 ORR 峰，其峰值电位相对于 RHE 分别为 0.69、0.84 和 0.91 V。发现三碳催化剂的ORR活性遵循Me-CFZ-900> CFZ-900> CF-900的顺序。此外，在 1600 rpm 的转速下获得了在 O2 饱和 KOH 溶液中记录的 LSV 曲线（图 5b），以进一步了解 CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 的催化活性。 CFZ-900 催化的电极在半波电位 (E 与具有 E 的 CF-900 催化电极相比，0.78 V 的 1/2) 相对于 RHE，0.65 V 的 1/2。此外，更高的 E 在 Me-CFZ-900 催化的电极上可以获得 ~ 0.86 V 的 1/2 和更大的有限电流密度，这与商业 Pt/C (20 wt%) 催化剂相当（参见附加文件1：图 S4）和文献中报道的其他碳催化剂（参见附加文件 1：表 S2）。这些结果与CV测量结果非常吻合，进一步显示了Me-CFZ-900优异的ORR活性。表明氯化锌活化和氮源的加入可以提高ORR催化活性，这是由于热解过程中介孔结构的产生和N掺杂效率的提高。

一 CF-900、CFZ-900和Me-CFZ-900在0.1 mol l ⁻¹ 中的CV曲线 氢氧化钾溶液。 b CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 以及 20 wt% Pt/C 在 O2 饱和的 0.1 M KOH 溶液中的 ORR 的 LSV 曲线，转速为 1600 rpm。 c CF-900、CFZ-900 和 Me-CFZ-900 在 RRDE 上用 LSV 在 O2 饱和 0.1 mol l ^-1 中获得的盘和环电流 氢氧化钾溶液。 d c对应的电子转移数和H2O2产率

进行 RRDE 测量以深入了解碳基催化剂的 ORR 动力学，如图 5c 所示。此外，根据RRDE数据，相应的电子数转移（n ) 和 ORR 期间产生的过氧化物物质 (H2O2%) 是通过使用方程计算的。分别为 (1) 和 (2)。计算结果如图 5d 所示。 Me-CFZ-900 上的 H2O2 产率 (<14.0%) 和电子转移数 (3.45-3.95) 可以在 0.2-0.8 V 与 RHE 的电位范围内找到，这表明 ORR 过程的准四电子途径类似于商业 Pt/C 催化剂的 ORR 动力学（附加文件 1：图 S3）。与 Me-CFZ-900 相比，在相同的电位范围内，CF-900 和 CFZ-900 都可以观察到更高的 H2O2 产率和更小的电子转移数。然而，CFZ-900 上的 H2O2 产率高于 Me-CFZ-900，但 CFZ-900 上的电子转移数与 Me-CFZ-900 上的相似，也表明了准四电子途径ORR 过程。不幸的是，CF-900 表现出最低的电子转移数（2.64-3.56）和最高的 H2O2 产率（22.2-68.2%），这意味着 CF-900 催化的 ORR 主要遵循两电子和四电子的混合路径过程。这些结果证明氯化锌活化制备的碳催化剂在添加或不添加三聚氰胺的情况下均表现出更高的ORR催化效率和电催化性能。结合 XPS 分析和 ORR 活性数据，我们发现 CF-900 和 CFZ-900 中只能存在石墨-N 物种，但表现出 ORR 催化活性，这证明石墨-N 可以是电催化活性位点之一，有助于ORR 电催化。值得注意的是，将三聚氰胺添加到前体中可以促进具有平面结构的吡啶-N 和吡咯-N 物质的形成，这可能是 ORR 活性增强的原因，先前报道的结果 [29] 支持。此外，Me-CFZ-900 优异的 ORR 性能还可以归因于其他方面：(1) Me-CFZ-900 的高 BET 表面积和介孔结构可以促进氧分子的吸附和运输以及更多的暴露。活动站点； (2) Me-CFZ-900较高的电导率可以有效促进ORR过程的电子传输； (3) Me-CFZ-900的碳结构中掺入了更多的N原子，可以产生更多的富氮缺陷结构和活性位点。因此，控制合成高含量的平面和石墨氮物种对于生产用于 ORR 的活性炭基催化剂至关重要，但进一步提高电导率、氮掺杂效率和介孔特性是提高 ORR 催化性能的关键问题。活动。

为了更好地了解热解温度对 ORR 活性的影响，我们还通过相同的热解程序制备了另外三种催化剂，例如 Me-CFZ-700、Me-CFZ-800 和 Me-CFZ-1000。在图 6a 中，所有制备的催化剂都表现出明显的 ORR 峰，但 Me-CFZ-900 具有最大的峰电流和最正的峰电位。在 1600 rpm 的转速下记录的 LSV 曲线进一步表明，与其他催化剂相比，Me-CFZ-900 表现出更多的 ORR 正起始电位和半波电位（图 6b）。显然，我们制备的催化剂的 ORR 催化活性强烈依赖于热解温度。我们系统的最佳温度是 900 °C，因为更高或更低仍会产生较差的 ORR 电催化活性。这可能是由于催化剂内部的活性位点密度和多孔特性受热解温度控制。为了进一步了解不同碳基催化剂的 ORR 动力学行为，我们还进行了 RRDE 测试以监测 H2O2 产率和电子转移数（图 6c、d）。可以看出，环电流 (i r) Me-CFZ-900 在 0.2-0.8 V 的电位范围内明显低于其他催化剂，导致基于 RRDE 数据的 Me-CFZ-900 的电子转移数最高，H2O2 产率最低。这些结果进一步证实了所制备催化剂在900 °C时的ORR活性最佳。

一 简历和b Me-CFZ-700、Me-CFZ-800、Me-CFZ-900和Me-CFZ-1000在O2-saturated 0.1 mol l ^-1 的LSV曲线 氢氧化钾溶液。 c Me-CFZ-700、Me-CFZ-800、Me-CFZ-900 和 Me-CFZ-1000 在 RRDE 上使用 LSV 在 O2 饱和 0.1 mol l ^-1 中获得的盘和环电流 氢氧化钾溶液。 d c对应的电子转移数和H2O2产率

Me-CFZ-900的ORR催化行为进一步通过CV曲线和LSV曲线在N2 vs O2-saturated 0.1 mol l ^-1 KOH 溶液（图 7）。在 N2 饱和电解质中，除了清晰的电容 CV 外，在图 7a 中没有观察到可见的峰，表明它是无特征的。相反，当在 O2 饱和电解质中进行 CV 测试时，在 ~ 0.90 V 处获得了明确的 ORR 峰。以上结果定性地表明 Me-CFZ-900 的 ORR 电催化活性，其 ORR 起始电位为 ~ 1.0 V，接近商业 Pt/C 催化剂（附加文件 1：图 S4）。此外，为了更好地揭示 Me-CFZ-900 的 ORR 过程，在 5 mV s ^-1 的扫描速率下进行 RDE 测量 具有不同的转速（400-2500 rpm），如图 7b 所示。极限扩散电流密度随着转速的增加而增加，表明电流是动力学控制的。 Koutecky-Levich 图 (j ⁻¹ 对比 ω ^-1/2 ) 在 0.2-0.6 V 下获得的线性度良好且接近平行（或重叠）（图 7a），表明 ORR 在五个电位（0.2-0.6 V）下的电子转移数相似。通过使用方程从 Koutecky-Levich 图的斜率计算平均电子转移数为 ~ 3.84。 (3) 和 (4)，进一步证实了 Me-CFZ-900 上的 ORR 遵循四电子反应途径，类似于 Pt/C 催化剂 [33]。该结果与 RRDE 测试结果非常一致。此外，ORR 电催化的稳定性是当前碱性燃料电池技术的主要问题之一。为此，Me-CFZ-900 的长期稳定性通过在 O2 饱和的 0.1 M KOH 溶液中进行加速老化测试 (AAT) 来测量。在 LSV 再次测试 ORR 催化之前，Me-CFZ-900 催化剂在 200 mV s ^-1 的扫描速率下连续 5000 次循环的 CV 测量值介于 0.2 和 1.2 V 与 RHE 之间 .如图 7d 所示，Me-CFZ-900 的 LSV 曲线在半波电位中仅表现出~ 21-mV 负移，有限扩散电流密度下降约 2.0%，但未观察到 ORR 起始电位的显着降低.我们之前的报告表明，商业 Pt/C 催化剂在 CV 测试 5000 次循环后，通常会在 ORR 半波电位中出现~ 50-mV 的负移。这些电化学结果表明 Me-CFZ-900 具有良好的长期稳定性，明显优于商业 Pt/C 催化剂（附加文件 1：图 S5）。综上所述，我们可以发现本文制备的Me-CFZ-900催化剂是碱性介质中Pt基ORR催化剂非常有前景的候选者。

一 Me-CFZ-900在0.1 mol l ^-1 的CV曲线 用 N2 与 O2 饱和的 KOH 溶液。 b Me-CFZ-900在O2-saturated 0.1 mol l ⁻¹ 中的LSV曲线 不同转速下的 KOH 溶液（400–3600 rpm）。 c j 的 Koutecky-Levich 图 d ⁻¹ 对比 ω ^-1/2 从 b 获得 在给定的电位。 d Me-CFZ-900在O2-saturated 0.1 mol l ⁻¹ 中的LSV曲线 AAT测试前后KOH电解质

结论

总之，我们开发了一种新方法来制备源自竹炭生物废物的纳米多孔 N 掺杂碳微纤维 (Me-CFZ-900)，用于碱性介质中氧还原反应的电催化。所制备的Me-CFZ-900催化剂表现出ORR电催化活性，半波电位~ 0.86 V，峰值电位~ 0.91 V。过氧化物产率小于14%，平均电子转移数为3.84在 Me-CFZ-900 上获得，进一步显示了准四电子反应途径。在进行加速老化测试后，在 Me-CFZ-900 上仅观察到 21 mV 的半波电位负移和 2.0% 的有限电流密度下降。此外，高 BET 表面积 (929.4 m ² g ⁻¹ )和Me-CFZ-900的介孔结构可以促进氧分子的吸附和运输。 This work can help the researchers to build the high-performance carbon-based ORR electrocatalyst derived from biomass wastes and to understand the origin of the ORR electrocatalytic activity.

缩写

AAT:

Accelerated aging test

AE:

Auxiliary electrode

赌注：

Brunauer-Emmett-Teller

CF:

Carbon microfibers

简历：

循环伏安法

E 1/2 :

Half-wave potential

E ORR :

Onset potential

E p :

Peak potential

FE-SEM:

Field-emission scanning electron microscopy

GC:

Glassy carbon

HR-TEM：

高分辨透射电子显微镜

LSV:

Linear sweep voltammetry

Me-CFZ-900:

Nitrogen-doped porous carbon microfibers

ORR:

Oxygen reduction reaction

Pt/C:

Platinum/carbon catalyst

RDE：

Rotation disk electrode

RE:

Reference electrode

RHE:

Reversible hydrogen electrode

RRDE:

Rotation ring-disk electrode

SCE:

Saturated calomel electrode

WE:

Working electrode

XPS：

X射线光电子能谱