文 献 综 述 碳材料具有发达的空隙结构,较大的比表面积和孔体积,可调的孔径尺寸,以及良好的热稳定性等优点,使其在分离、吸附、催化剂载体、电极材料和储能等领域有广阔的应用前景。

但是由于碳材料本身的惰性和疏水性,限制了其在催化领域的应用。

研究表明通过向碳材料中引入活性官能团,可以增强其亲水性和亲脂性 ,使其在催化领域发挥更大作用。

将氮原子掺杂进入碳材料主要可以通过两种方法：直接合成法和后处理法。

直接合成法即原位掺杂，是指在合成碳材料的同时引入含有氮杂原子的前体，经过碳化处理后氮原子掺杂进入碳材料的骨架和表面，然后再通过高温热解法、化学气相沉积法、水热碳化法、溶剂热合成等方法制备。

这种制备方法具有掺杂均匀、含氮量高且不易脱落等优点。

后处理法则是用含氮的前体对已合成的碳材料进行后续处理（如在氨气、硝酸、尿素等中进行后处理）。

这种方法具有很强的针对性、可控性和多样性，但是氮含量低且易脱落。

通过上述方法所获得的掺氮 碳基材料，其氮原子在碳阵列晶格中主要有以下3 种键合类型：吡啶型氮（pyridinicN）、吡咯型氮（pyrrolic N）和石墨型氮（graphiticN）。

其中吡啶型氮原子连接着碳晶型结构中的两个碳原子形成sp2 杂化结构，所以其孤对电子不参与共轭，能够将电子对提供给过渡金属元素（如金属钴拥有空轨道，可以作为电子受体），从而将活性金属锚定在碳材料表面，对催化反应有较大的影响。