1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1、前言

一氧化二氮（n^₂o），无色有甜味气体，又称笑气。是一种温室气体，对臭氧层具有极大的破坏作用，是二氧化碳的296倍。随着人类的发展，大量的n^₂o被排放的空气中，造成了环境恶化。近年来人们的环保意识增强，对n^₂o的减排成了全世界所关注的问题。n^₂o不单只是一种污染气体，同时还可以用作助燃剂和火箭氧化剂。所以直接催化分解n^₂o技术效率高，性能稳定成为国内外主流技术和发展方向。在这方面，催化剂是关键，而国内催化分解n^₂o的催化剂主要有贵金属催化剂，金属氧化物催化剂，沸石分子筛类催化剂和水滑石类催化剂，都具有较高的催化效率。贵金属催化剂虽能在低温下分解n^₂o，但贵金属成本较高；而其他催化剂虽也具有较好的催化效率，但催化分解温度较高，能耗较大，因此需要一种新型的催化剂。氮掺杂碳材料是一种近年来发现的一种新型材料，它具有很好的性能，具有大的比表面积，它能使活性组分在其表面高度分散，进而提高催化剂的性能，同时兼具优越的电化学性能等等性能，因此，开发一种适用于低温下分解n^₂o的氮掺杂碳材料成为一种社会需求。

2、氮掺杂碳材料

碳材料的性能主要取决于所选用原料、内部结构及其表面活性。其中表面活性被认为是影响碳材料性能的主要因素，对碳材料进行活化和表面功能化可显著改变其表面活性，进而影响材料的最终性能和用途。因此传统的碳材料在一定程度上限制了在其他领域的应用^[1]。相比于传统改性方法，杂原子掺杂（如硼、硫、磷和氮掺杂）可显著改变碳材料的元素构成，操控其表面活性，同时改善其电化学性能^[2]。在众多杂原子中，氮原子与碳原子原子半径接近，使其更容易置换碳材料原子晶格中的碳原子，从而形成氮掺杂碳材料。氮原子比碳原子多1个核外电子，并且具有很高的电子亲和力，从而使氮掺杂碳材料中毗邻n杂原子的碳原子拥有高的正电荷密度，同时n原子孤对电子和碳原子晶格大π键之间存在共轭作用，这使得氮掺杂碳材料体现出优异的电化学性能和催化性能^[3]。在制备氮掺杂碳材料时，当温度在500～1400 ℃时，吡啶型氮、吡咯型氮、石墨型氮和吡啶氮氧化物是其主要形式，其稳定性从高到低的顺序为石墨型氮，吡啶型氮，吡咯型氮和吡啶氮氧化物。当温度升高到1400 ℃以上，几乎全部是石墨型氮。目前研究最多的是在500～1400 ℃，而吡啶氮氧化物对氮掺杂碳载体的性质影响较小，所以常见氮掺杂碳材料中氮类型有吡啶型氮，吡咯型氮和石墨型氮。

3、氮掺杂碳材料的制备

n掺杂碳材料中n原子所处的化学环境是控制其性质的关键。通常，将n掺杂碳材料中的n分为两类：化学氮和结构氮^[4]。化学氮以表面官能团的形式存在，如胺、亚硝基等；而结构氮则直接与碳材料中的碳骨架相连接，如吡啶型-n、石墨型-n等。近几年来，氮掺杂碳材料的制备方法主要有：后处理法和原位合成法。

3.1 后处理法

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、本课题要研究的问题

1、制备氮掺杂碳催化剂，并表征分析催化剂的微观结构性质。

2、对制备的催化剂进行n₂o分解测试，筛选最佳催化实验方案；

2、探究制备条件，如物料配比,温度等对催化性能的影响；

3、探究n₂o催化分解的原理，以及催化剂结构与催化性能之间的关系。

二、采用的研究手段

1、以三聚氰胺，氢氧化钾和六水合硝酸牯制成溶液，恒温水浴一小时，干燥后，再在氮气环境下烧结；用水和酒精洗涤，干燥，制成样品；

2、测试对n₂o的催化分解性能。