ERAEngineering Research and Application2995-31542993-2742Art and Technology10.61369/ERA.2026080040Article煤沥青衍生碳基复合材料催化CO₂ 还原性能分析https://artdesignp.com/journal/ERA/4/8/10.61369/ERA.2026080040张博2026482026-08-20双碳目标背景下，CO₂ 催化还原资源化利用已成为缓解温室效应、推动碳循环利用的关键技术方向。然而，传统碳基催化剂普遍面临原料成本高昂、活性位点不足、结构稳定性欠佳等问题，严重制约了其规模化应用推广。煤沥青作为煤炭深加工过程中的副产物，兼具碳含量高、残炭率优、原料来源广泛且价格低廉、分子结构可调控性强等特点，是构建高性能碳基催化材料的理想前驱体，具有显著的应用潜力与开发价值。本文以煤沥青为碳源，通过模板法、高温热解、杂原子掺杂、金属负载等改性工艺制备系列煤沥青衍生碳基复合材料，系统探究制备工艺、微观结构、掺杂改性对CO₂ 电催化、光催化还原性能的影响规律。结合XRD、SEM、BET、XPS 等微观表征手段，剖析复合材料孔隙结构、活性位点、电子传输特性与催化性能的构效关系，明确杂原子共掺杂、金属负载、异质结构建的增效机制。实验结果表明，优化工艺制备的镍- 硫氮共掺杂煤沥青基泡沫炭复合材料具备多级孔道结构与丰富活性位点，电荷传输效率显著提升，CO₂ 还原法拉第效率与产物选择性大幅优于纯沥青碳材料。煤沥青,碳基复合材料,CO₂ 还原,杂原子掺杂,催化性能,构效关系

[1] 郭鑫玉. 煤直接液化沥青衍生碳复合材料的制备及其吸波性能研究[D]. 西安建筑科技大学,2024.DOI:10.27393/d.cnki.gxazu.2024.000900.[2] 赵丹. 煤沥青基炭材料微观结构设计及储钠性能研究[D]. 太原理工大学,2025.DOI:10.27352/d.cnki.gylgu.2025.000016.[3] 白金鹏. 煤基碳材料的制备与结构调控及其可见光解水产氢性能[D]. 大连理工大学,2022.DOI:10.26991/d.cnki.gdllu.2022.003606.[4] 闫博. 煤沥青衍生碳基过渡金属电催化剂的制备及其氧还原性能研究[D]. 石河子大学,2020.DOI:10.27332/d.cnki.gshzu.2020.000920.[5] 李瑞. 石油沥青衍生轻质多孔碳基吸波材料的制备及性能研究[D]. 中国石油大学( 北京),2021.DOI:10.27643/d.cnki.gsybu.2021.000933.[6] 吴耀锋. 煤沥青基多孔碳材料的制备及其吸波性能研究[D]. 长安大学,2024.DOI:10.26976/d.cnki.gchau.2024.001745.[7] 江野. 煤沥青基碳材料的缺陷调控及其储钾性能研究[D]. 中国矿业大学,2024.DOI:10.27623/d.cnki.gzkyu.2024.001728.[8] 王玉伟. 煤沥青基钠离子电池负极材料制备与性能研究[D]. 大连理工大学,2018.[9] 刘畅, 杨云磊, 王乐, 等. 煤沥青族组分衍生碳储钾性能研究[J]. 洁净煤技术,2025,31(2)162-170.DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.YS24120402.[10] 郭玮佳. 沥青基碳材料的制备及其储钾性能研究[D]. 中国矿业大学,2022.DOI:10.27623/d.cnki.gzkyu.2022.001056.[11]Jermwongratanachai T ,Jacobs G ,Shafer D W , et al.Fischer–Tropsch synthesis: TPR and XANES analysis of the impact of simulated regeneration cycles on thereducibility of Co/alumina catalysts with different promoters (Pt, Ru, Re, Ag, Au, Rh, Ir)[J].Catalysis Today,2014,22815-21.DOI:10.1016/j.cattod.2013.10.057.[12]Jermwongratanachai T ,Jacobs G ,Shafer D W , et al.Fischer–Tropsch synthesis: TPR and XANES analysis of the impact of simulated regeneration cycles on thereducibility of Co/alumina catalysts with different promoters (Pt, Ru, Re, Ag, Au, Rh, Ir)[J].Catalysis Today,2014,22815-21.DOI:10.1016/j.cattod.2013.10.057.[13]Hadi B ,Somayeh T ,Garkani F N , et al.Electroanalytical performance of hierarchical nanostructures of MgCo;2;O;4;on reduced graphene oxide modified screen-printed electrode for the sensitive determination of Sudan I[J].International Journal of Environmental Analytical Chemistry,2023,103(19):7647-7665.DOI:10.1080/03067319.2021.1974422.[14]Wang R ,Zhang J ,Liu Y , et al.Thermal performance and reduction kinetic analysis of cold-bonded pellets with CO and H2 mixtures[J].International Journal of Minerals,Metallurgy, and Materials,2018,25(7):752-761.DOI:10.1007/s12613-018-1623-6.