Stability and Core-Level Signature of Nitrogen Dopants in Carbonaceous Materials

X射线光电子能谱 掺杂剂 结合能 氮气 碳纤维 兴奋剂 化学 材料科学 无机化学 化学工程 有机化学 原子物理学 物理 复合材料 工程类 复合数 光电子学
作者
Ziqi Tian,Sheng Dai,De‐en Jiang
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:27 (16): 5775-5781 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.5b02370
摘要

Nitrogen doping is an important strategy in tuning the properties and functions of carbonaceous materials. But the chemical speciation of the nitrogen groups in the sp2-carbon framework has not been firmly established. Here we address two important questions in nitrogen doping of carbonaceous materials from a computational approach: the relative stability of different nitrogen groups and their X-ray photoelectron spectrum (XPS) signatures of the core-level (N 1s) electron binding energies. Four types of nitrogen groups (graphitic, pyrrolic, aza-pyrrolic, and pyridinic) in 69 model compounds have been examined. Computed formation energies indicate that pyrrolic and pyridinic nitrogens are significantly more stable (by about 110 kJ/mol) than graphitic and aza-pyrrolic nitrogens. This stability trend can be understood from the Clar's sextet rule. Predicted N 1s binding energies show relatively high consistency among each dopant type, thereby offering a guide to identify nitrogen groups. The relative stability coupled with predicted N 1s binding energies can explain the temperature-dependent change in the experimental XPS spectra. The present work therefore provides fundamental insights into nitrogen dopants in carbonaceous materials, which will be useful in understanding the applications of nitrogen-doped carbons in electric energy storage, electrocatalysis, and carbon capture.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
2秒前
2秒前
苏甜完成签到,获得积分10
2秒前
无心的静枫完成签到,获得积分10
4秒前
hfdfffcc完成签到 ,获得积分10
4秒前
淡淡菀完成签到,获得积分10
4秒前
传奇3应助Candice采纳,获得10
4秒前
5秒前
Lensin发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Singularity应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Singularity应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
8秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
蔡一完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
愤怒的电话关注了科研通微信公众号
8秒前
苏钰发布了新的文献求助10
8秒前
一一发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
方超完成签到,获得积分10
10秒前
白色保温杯完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
焦野完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
英俊的铭应助Lensin采纳,获得10
14秒前
调研昵称发布了新的文献求助10
14秒前
爱听歌新烟完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
18秒前
科研通AI2S应助豆沙冰采纳,获得10
18秒前
Candice发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3148173
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2799264
关于积分的说明 7834331
捐赠科研通 2456531
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1307282
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628124
版权声明 601655