CN112105455A

CN112105455A - 用于氧还原反应的电催化剂、其制造方法及其用途

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Publication number: CN112105455A
Application number: CN201880091557.7A
Authority: CN
Inventors: 李晓岩; 张理源
Original assignee: University of Hong Kong HKU
Current assignee: University of Hong Kong HKU
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2038-01-22
Also published as: WO2019140678A1; US11731109B2; US20210046451A1; CN112105455B

Abstract

本文描述了氮掺杂碳基催化剂片、生产这样的碳基催化剂片的方法、以及它们作为氧还原反应(ORR)中的电催化剂的用途。该N‑掺杂碳基催化剂片显示出可控的孔隙率并且不需要模板。

Description

用于氧还原反应的电催化剂、其制造方法及其用途

技术领域

本公开的发明一般地属于电催化领域，更具体地属于氮掺杂碳基催化剂片、用于生产这种氮掺杂碳基催化剂片的方法及其催化用途领域。

背景技术

氧还原反应(ORR)也是在生命过程如生物呼吸和能量转化系统如燃料电池中最重要的反应。水溶液中的ORR主要通过两种途径发生：从O₂至H₂O的直接4电子还原途径，和从O₂至过氧化氢(H₂O₂)的2电子还原途径。在非水非质子溶剂和/或碱性溶液中，也可发生从O₂至超氧化物(O₂-)的1-电子还原途径。在质子交换膜(PEM)燃料电池中，包括直接甲醇燃料电池(DMFC)，ORR是在阴极发生的反应。通常，ORR动力学非常慢。为了加速ORR动力学以达到燃料电池中实际可用的水平，需要阴极ORR催化剂。在目前的技术阶段，基于铂(Pt)的材料是最实用的催化剂。因为这些Pt基催化剂对于制造商业上可行的燃料电池来说太昂贵，所以过去几十年来的广泛研究集中于开发替代催化剂，包括非贵金属催化剂。这些电催化剂包括贵金属和合金、碳材料、醌和衍生物、过渡金属大环化合物、过渡金属硫属化物和过渡金属碳化物。

氮掺杂(N掺杂)碳纳米片用作电催化剂。然而，仍然需要具有改进性质的N-掺杂碳纳米片。还需要生产N-掺杂的碳纳米片的改进的方法。现有的N掺杂碳纳米片的生产通常具有问题，例如材料浪费、高成本、以及缺乏对N掺杂碳纳米片的物理和化学性质的控制。特别是，现有的方法使用模板来形成平坦的碳基片，其包括十六烷基三甲基溴化铵(在高温下从该化学物质释放有毒气体)，以及形成碳基片的性质如孔隙率。由于刚性大分子的强无序相互作用，无模板合成薄的N掺杂纳米结构是困难的。还需要可以用作氧还原反应(ORR)的催化剂的N-掺杂的碳纳米片。

因此，本发明的目的是提供具有改进的、受控的或两者兼有的性质的N-掺杂的碳纳米片。

本发明的另一个目的是提供生产具有改进的、受控的或两者兼有的性质的N-掺杂碳纳米片的方法。

本发明的另一个目的是提供不使用、不需要或不需要使用用于形成平坦的片的模板的生产N-掺杂碳纳米片的方法。

发明内容

本公开涉及具有可控孔隙率的各种形式的氮掺杂(N掺杂)碳基片，本文描述了用于制备这样的碳基片的方法（其为无模板方法），以及它们在电催化应用如氧还原反应(ORR)中的用途。

公开了包括碳基片的碳基催化剂。在一些形式中，碳基片包括氮和过渡金属。在一些形式中，碳基片还包括多个微孔、中孔、大孔或其组合。在一些形式中，所述碳基片包括(1)多个微孔、中孔、大孔或其组合，(2)氮，和(3)过渡金属。

在一些形式中，所述片是碳基纳米片。在一些形式中，碳基纳米片具有在约1 nm-30 nm、约1 nm-25 nm、约1 nm-20 nm、约1 nm-15 nm、约1 nm-10 nm或约1 nm-5 nm之间的范围的厚度。

在一些形式中，将两个或更多个碳基纳米片组装以形成板结构，例如板微结构。在一些形式中，板结构具有在约50 nm-150 nm、约50 nm-125 nm、约50 nm-100 nm或约50 nm-75 nm之间的范围的厚度。

在一些形式中，微孔具有小于约2 nm或约1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，中孔具有在约2 nm-50 nm、约2 nm-10 nm、约2 nm-20 nm、约2 nm-30 nm或约2 nm-40 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，所述大孔的平均尺寸在约50 nm-1000 nm、约50 nm-100 nm、约50 nm-200 nm、约50 nm-300 nm、约50 nm-400 nm、约50 nm-500 nm、约50 nm-600 nm、约50nm-700 nm、约50 nm-800 nm或约50 nm-900 nm的范围。

在一些形式中，碳基片仅具有多个微孔(即，碳基片仅具有微孔而不具有中孔或大孔)。在一些形式中，碳基片仅具有多个中孔和大孔(即，碳基片仅具有微孔和中孔而不具有大孔)。在一些形式中，所述碳基片具有多个微孔、中孔和大孔。

在一些形式中，过渡金属选自铬、锰、钴、镍、铜、铈和锌，优选与铁组合。

在一些形式中，过渡金属是离子，并且具有+2电荷、+3电荷、+4电荷、+6电荷、+7电荷或其组合。在一些形式中，过渡金属是铁，其是具有+3电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是铬，其是具有+6电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是锰，其是具有+7或+4电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是钴，其是具有+2电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是镍，其是具有+2电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是铜，其是具有+2电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是铈，其是具有+4电荷的离子。在一些形式中，过渡金属是锌，其是具有+2电荷的离子。

在一些形式中，碳基片包括聚(间苯二胺)、聚(邻苯二胺)或其组合。在一些形式中，碳基催化剂是电催化剂。在一些形式中，电催化剂是氧还原反应电催化剂。

还公开了还原氧的方法，其中所述方法包括使氧与任何所公开的碳基催化剂的碳基催化剂接触。

还公开了包括任何所公开的碳基催化剂的系统。在一些形式中，该系统是燃料电池。在一些形式中，该系统是电池。在一些形式中，电池是锌/空气电池。

还公开了制造碳基催化剂的方法。通过该方法制造的碳基催化剂包含碳基片，所述碳基片在一些形式中包含氮和过渡金属。在一些形式中，该方法包括以下步骤：

(a)将基于过渡金属的氧化剂溶液加入到单体的溶液中，由此通过氧化形成含氮聚合物，其中所述单体选自间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、以及其组合；

(b)任选地将水、基于金属的盐溶液或两者加入到步骤(a)中形成的含氮聚合物中；

(c)分离在步骤(a)或步骤(b)中形成的固体；以及

(d)在足以使分离的固体碳化的温度下处理步骤(c)的分离的固体。

在一些形式中，所述基于过渡金属的氧化剂选自FeCl₃和FeBr₃，并且其中所述基于过渡金属的氧化剂任选是无水的。在一些形式中，基于过渡金属的氧化剂是FeCl₃，并且其中基于过渡金属的氧化剂任选是无水的。

在一些形式中，间苯二胺具有如下结构：

式1

其中R₁和R₂独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基和羟基。

在一些形式中，邻苯二胺具有如下结构：

;

式2

其中R₃和R₄独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基和羟基。

在一些形式中，对苯二胺具有如下结构：

;

式3

其中R₅和R₆独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基和羟基。

在一些形式中，含氮聚合物包含一种或多种根据以下化学结构的聚合物：

式4a

其中每个n独立地为10-100的整数值，并且其中每个R₇、R₈、R₉和R₁₀独立地选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基和羟基。

在一些形式中，基于金属的盐选自ZnCl₂、ZnBr₂、ZnF₂、ZnI₂、MnCl₂、MnBr₂、MnI₂、CoCl₂、CoBr₂、CoI₂、CuBr₂、CuCl₂、NiCl₂、CrCl₂、CaCl₂和CaBr₂，优选与FeCl₃组合。

在一些形式中，步骤(a)、步骤(b)或两者还包括声处理，例如超声处理。在一些形式中，步骤(C)的分离包括在至少50℃的温度、60℃的温度、70℃的温度、80℃的温度、90℃的温度或100℃的温度下干燥固体，并在步骤(d)的处理之前收集固体。在一些形式中，步骤(d)的处理在惰性气氛下进行，例如在氮气或氩气下进行。

在一些形式中，步骤(C)的处理包括例如在炉中碳化分离的固体，通过以1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20或30℃分钟^-1的渐变速率将温度逐渐增加至约500-1000℃、600-900℃、700-800℃、或500-600℃、500-700℃、500-800℃、500-900℃、600-700℃、600-800℃、600-1000℃、700-900℃、700-1000℃、800-900℃、800-1000℃或900-1000℃的范围的温度，以及保持温度等温至少5小时、4小时、3小时、2小时、1小时、45分钟或30分钟的时间。

在一些形式中，该方法还包括：(e)任选在酸性溶液中研磨步骤(d)的碳化的固体。在一些形式中，研磨通过球磨进行。在一些形式中，酸性溶液是包含选自HCl、HNO₃和H₂SO₄的酸的水溶液。在一些形式中，酸性溶液是包含HCl的水溶液。

在一些形式中，所述研磨以100-5000 rpm、100-4000 rpm、100-3000 rpm、100-2000 rpm、100-1000 rpm、100-750 rpm或100-500 rpm的速率进行。在一些形式中，研磨进行15分钟-3小时、15分钟、15分钟-30分钟、15分钟-45分钟、15分钟-1小时、15分钟-1.5小时、15分钟-2小时、30分钟-1小时、30分钟-2小时、30分钟-3小时、1小时-2小时、1小时-3小时、2小时-3小时的时间段。

在一些形式中，步骤(b)还包括用水、酸性溶液或两者漂洗研磨的碳化的固体，其中酸性溶液为包含选自HCl、HNO₃和H₂SO₄的酸的水溶液。在一些形式中，步骤(b)的酸性溶液是包含HCl的水溶液。

在一些形式中，该方法还包括：(f)干燥在步骤(d)期间形成的碳化的固体。在一些形式中，所述干燥是冷冻干燥。

在一些形式中，基于过渡金属的氧化剂与单体的摩尔比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5或2:1。在一些形式中，基于过渡金属的氧化剂与单体的摩尔比为1:2。

在一些形式中，基于过渡金属的氧化剂溶液和单体溶液各自包含醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。在一些形式中，所述基于过渡金属的氧化剂溶液和所述单体溶液各自包含乙醇。在一些形式中，在步骤(b)中添加的水的体积与在步骤(a)中形成的含氮聚合物中醇的总体积的体积与体积比为1:1、1:3、1:2、2:3、1:6或5:6。

在一些形式中，基于金属的盐溶液包含醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。在一些形式中，基于金属的盐与单体的摩尔比为1:1、1:2、1:3或1:4。在一些形式中，基于金属的盐与单体的摩尔比为1:2。

在该方法的一些形式中，制得的碳基片是碳基纳米片。在该方法的一些形式中，碳基纳米片具有约1 nm-30 nm、约1 nm-25 nm、约1 nm-20 nm、约1 nm-15 nm、约1 nm-10 nm或约1 nm-5 nm之间的范围的厚度。在该方法的一些形式中，将两个或更多个所述碳基纳米片组装以形成板结构，例如板微结构。在该方法的一些形式中，板结构的厚度在约50 nm-150 nm、约50 nm-125 nm、约50 nm-100 nm或约50 nm-75 nm之间的范围。

在该方法的一些形式中，所述碳基片包含平均尺寸在小于约2 nm或约1 nm范围的微孔。在该方法的一些形式中，所述碳基片包含平均尺寸为约2 nm-50 nm、约2 nm-10 nm、约2 nm-20 nm、约2 nm-30 nm或约2 nm-40 nm范围的中孔。在该方法的一些形式中，所述碳基片包含平均尺寸在约50 nm-1000 nm、约50 nm-100 nm、约50 nm–200 nm、约50 nm - 300nm、约50 nm–400 nm、约50 nm–500 nm、约50 nm–600 nm、约50 nm–700 nm、约50 nm–800 nm或约50 nm-900 nm范围的大孔。

在该方法的一些形式中，所述碳基片包含多个微孔。在该方法的一些形式中，所述碳基片包含多个中孔和大孔。在该方法的一些形式中，所述碳基片包含多个微孔、中孔和大孔。

在一些形式中，该方法不使用模板来形成平坦的碳基片。

还公开了通过任何公开的方法形成的碳基催化剂。

附图说明

图1显示了制造N-掺杂的碳基片的方法的非限制性说明，该方法包括以下步骤：在H₂O或ZnCl₂的存在下，通过Fe³⁺引发的氧化聚合氧化间苯二胺，高温处理混合物，将所得产物研磨成粉末并用H₂O或HCl洗涤粉末以回收ZnCl₂并除去杂质，最后冷冻干燥产物。

图2A-D显示了通过使用不同体积的H₂O制备的碳化聚(间苯二胺) (CPmPD)系列的孔隙率：CPmPD-H₂O-0 (A)、CPmPD-H₂O-10 (B)、CPmPD-H₂O-20 (C)和CPmPD-H₂O-30 (D)。H₂O与乙醇的体积比(V/V)设置为0/30、10/30、20/30和30/30，样品命名为CPmPD-H₂O-x，其中x表示水的体积。

图3A-D显示了CPmPD-H₂O-0的XPS和拉曼表征。CPmPD-H₂O-0的C1s (A)、N1s (B)和Fe2p (C)光谱。在(B)中，N1、N2、N3和N4分别代表吡啶N、胺、吡咯N和吡啶-N-氧化物。CPmPD-H₂O-0 (D)的拉曼光谱。

图4A-D显示在无旋转速度的O₂饱和的0.1M KOH溶液中测量的CPmPD-H₂O-20和CPmPD-H₂O-0的CV曲线(A)；CPmPD-H₂O-X样品和商业Pt/C的LSV曲线记录在O₂-饱和的0.1MKOH溶液中，转速为1600 rpm (B)；CPmPD-H₂O-20在不同转速下的LSV曲线(C)；由C 衍生的K-L图(D)。

图5A-B显示了在不同电流密度下具有不同催化剂(CPmPD-H₂O-20，Pt/C)的铝/空气电池的放电电压和功率密度(A)；在50 mA cm^-2的恒定电流密度下，锌/空气电池中的CPmPD-H₂O-20和负载Pt/C的空气阴极放电曲线(B)。

图6A-B显示了与商业Pt/C相比，通过H₂O (A)或ZnCl₂ (B)活化的Fe/N碳材料的LSV曲线。

图7A-C显示了CPmPD-H₂O-10 (A)、CPmPD-H₂O-20 (B)、CPmPD-H₂O-30 (C)的XPSC1s谱的分析。

图8提出了聚(间苯二胺(PmPD))短链与铁离子(Fe²⁺/³⁺)之间相互作用诱导二维纳米结构形成的机制，比例尺为2μm。

具体实施方式

本文描述了氮掺杂(N掺杂)碳基催化剂片、用于生产这样的N掺杂碳基催化剂片的方法、以及它们作为电催化剂用于诸如氧还原反应(ORR)的应用的用途。由于刚性大分子的强无序相互作用，无模板合成薄的N掺杂纳米结构是困难的。在一些形式中，所公开的方法不需要模板(例如，氧化石墨烯、C₃N₄、FeCl₃、氧化硼)，但是仍然产生平坦的片。在一些形式中，所公开的用于形成平坦的N-掺杂的碳基片的方法是无模板的。

A. 定义

本文在碳基纳米结构的上下文中使用的"催化剂"是指具有催化活性的碳基纳米结构，例如但不限于对氧还原反应(ORR)。如本文通常使用的，术语"催化剂"是指与不存在催化剂的情况下相同化学反应过程的速率和/或效率相比，可以提高化学反应过程的速率和/或效率的材料。这样的催化剂材料改变和增加化学反应的速率，而不在该过程中被消耗。碳基纳米催化剂是碳基纳米结构形式的催化剂。

如本文所用，"电催化剂"是指参与电化学反应的催化剂。氧还原反应(ORR)电催化剂是催化ORR的电催化剂。

如本文所用，"聚合物"是指含有多于10个单体重复单元的大分子。

如本文所用，"低聚物"是指含有3至10个单体重复单元的大分子。

如本文所用，"碳基片"是指长度和宽度尺寸各自为结构的高度(即厚度)的至少20、25、30、35或40倍并且主要由碳原子形成的结构。所公开的碳基片还包含氮原子。通常，碳基片的化学结构显示显著高的石墨化程度(本文中使用的"显著"是指大于65%、70%、80%或90% (原子%)的片中sp²碳含量，例如通过X-射线光电子能谱法(XPS)所确定)。如本文所用的"碳基纳米片"是指厚度为20纳米或更小的"碳基片"。通常，所公开的碳纳米片可以具有1000 nm或更大的其他尺寸(即，宽度、长度)。

如本文所用，"板结构"是指由两个或更多个碳基片层构成的结构，并且其长度和宽度尺寸各自为所述结构的高度(即，厚度)的至少20、25、30、35或40倍。如本文所用，"板微结构"是指厚度尺寸在约1至150 nm范围的板结构，这取决于碳基片层的数量。

如本文所用，"烷基"是指饱和或不饱和脂族基团的基团，包括直链烷基、烯基或炔基，支链烷基、烯基或炔基，环烷基、环烯基或环炔基(脂环族)基团，烷基取代的环烷基、环烯基或环炔基，和环烷基取代的烷基、烯基或炔基。除非另有说明，直链或支链烷基在其主链中具有30个或更少的碳原子(例如，C₁-C₃₀为直链，C₃-C₃₀为支链)，更优选20个或更少的碳原子，更优选12个或更少的碳原子，且最优选8个或更少的碳原子。在一些形式中，链具有1-6个碳。同样，优选的环烷基在其环结构中具有3-10个碳原子，且更优选在环结构中具有5、6或7个碳。以上提供的范围包括最小值和最大值之间的所有值。

术语"烷基"包括"未取代的烷基"和"取代的烷基"两者，后者是指具有一个或多个取代基取代烃主链的一个或多个碳上的氢的烷基部分。这样的取代基包括但不限于卤素、羟基、羰基(例如羧基、烷氧基羰基、甲酰基或酰基)、硫代羰基(例如硫酯、硫代乙酸酯或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯、氨基、酰氨基、脒、亚胺、叠氮、巯基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺酰基、磺酰氨基、磺酰基、杂环基、芳烷基或芳族或杂芳族部分。

除非另外指明碳数，否则如本文所用，"低级烷基"是指如上文所定义的烷基，但在其主链结构中具有一至十个碳，更优选一至六个碳原子。同样，"低级烯基"和"低级炔基"具有相似的链长。优选的烷基是低级烷基。

烷基在碳主链内还可以含有一个或多个杂原子。实例包括氧、氮、硫及其组合。在某些形式中，烷基含有一至四个杂原子。

本文所用的"烯基"和"炔基"是指含有一个或多个双键或三键的不饱和脂族基团，其长度类似(例如C₂-C₃₀)并可能被上述烷基取代。

本文所用的术语"烷氧基"是通过单个末端醚键结合的烷基；即，"烷氧基"可以定义为OR，其中R是如上定义的烷基。"低级烷氧基"是含有一至六个碳原子的烷氧基。

如本文所用，"卤素"是指氟、氯、溴或碘。

如本文所用，术语"取代的"是指本文所述化合物的所有可允许的取代基。在最广泛的意义上，可允许的取代基包括有机化合物的无环和环状、支链和非支链、碳环和杂环、芳族和非芳族取代基。说明性的取代基包括但不限于卤素、羟基或含有任意数量碳原子，优选1-14个碳原子的任何其它有机基团，并且任选地包括一个或多个杂原子如氧、硫或氮基团，其为线性、支链或环状结构形式。代表性的取代基包括烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、苯基、取代的苯基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、卤素、羟基、烷氧基、取代的烷氧基、苯氧基、取代的苯氧基、芳氧基、取代的芳氧基、烷硫基、取代的烷硫基、苯硫基、取代的苯硫基、芳硫基、取代的芳硫基、氰基、异氰基、取代的异氰基、羰基、取代的羰基、羧基、取代的羧基、氨基、取代的氨基、酰氨基、取代的酰氨基、磺酰基、取代的磺酰基、磺酸、磷酰基、取代的磷酰基、膦酰基、取代的膦酰基、多芳基、取代的多芳基、C₃-C₂₀环基、取代的C₃-C₂₀环基、杂环基、取代的杂环基、氨基酸、肽和多肽基团。

B. 氮掺杂(N掺杂)碳基催化剂片

本发明描述了氮掺杂(N掺杂)碳基催化剂片。碳基催化剂片由碳和氮形成。片的化学结构显示显著高的石墨化程度(本文中使用的"显著"是指大于65%、70%、80%或90% (原子%)的片中sp²碳含量，例如通过X-射线光电子能谱法(XPS)所确定)。

本文所述的N-掺杂碳基催化剂片通过根据本文所述的方法碳化聚合物而形成。示例性的含有聚(间苯二胺) (PmPD)的碳基聚合物结构如下所示：

,

式4a

,

式4b

，或

式4c

所述碳基催化剂，其中所述碳基片含有聚(间苯二胺) (PmPD)、聚(邻苯二胺)、聚(对苯二胺)或其组合。在一个优选的形式中，碳基催化剂，其中碳基片含有聚(间苯二胺)。

碳基催化剂片通过聚合物的碳化，例如上式3a-c的那些聚合物而形成。式3a-c的聚合物可以具有苯型和/或醌型环，并且聚合物的氮基团可以各自与一种或多种类型的过渡金属离子，例如铁(II)和/或铁(III)离子离子相互作用/配位。过渡金属可以选自铬、锰、钴、镍、铜、铈、锌及其组合，优选与铁组合；其中所述金属是离子，并且具有+2电荷、+3电荷、+4电荷、+6电荷、+7电荷或其组合，并且能够与所述聚合物的氮基团离子相互作用/配位。

据信一种或多种离子金属与聚合物之间的相互作用导致形成本文所述的2-D片，如图8中的非限制性描述所示。在一些情况下，过渡金属的量使得沉淀的过渡金属化合物可以与碳基催化剂片一起存在，例如基于过渡金属的晶体，例如铁晶体。

碳基催化剂片可以包括多个微孔、中孔、大孔或其组合。如本文所用，"微孔"通常是指尺寸小于约2 nm的孔。应理解，微孔，如所有孔一样，具有至少非零的尺寸，因为否则它不是孔。在一些形式中，微孔可具有0.01 nm的最小尺寸。

碳基催化剂的片可以各自具有平均尺寸在约小于约2 nm-1 nm范围的微孔。在一些形式中，微孔可具有约小于约2 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于约2nm-1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有在约小于2 nm-1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于约2 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，微孔可具有约小于2 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于2 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于2 nm-1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有约小于约2nm或约小于约1 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有约小于约2 nm或约小于约1 nm的尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于约2 nm或小于约1 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有约小于2 nm或约小于1 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于约2 nm或约小于约1 nm的尺寸。在一些形式中，微孔可具有约小于2 nm或约小于1 nm的尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于2 nm或小于1 nm的尺寸。在一些形式中，微孔可具有小于2 nm或小于1 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有约2 nm或约1 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有约2 nm或约1 nm的尺寸。在一些形式中，微孔可具有2 nm或1 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有2 nm或1 nm的尺寸。

在一些形式中，微孔可具有约0.1 nm、0.15 nm、0.2 nm、0.25 nm、0.3 nm、0.35nm、0.4 nm、0.45 nm、0.5 nm、0.55 nm、0.6 nm、0.65 nm、0.7 nm、0.75 nm、0.8 nm、0.85nm、0.9 nm、0.95 nm、1.0 nm、1.1 nm、1.15 nm、1.2 nm、1.25 nm、1.3 nm、1.35 nm、1.4 nm、1.45 nm、1.5 nm、1.55 nm、1.6 nm、1.65 nm、1.7 nm、1.75 nm、1.8 nm、1.85 nm、1.9 nm、1.95 nm或2.0 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有约0.1 nm、0.15 nm、0.2 nm、0.25nm、0.3 nm、0.35 nm、0.4 nm、0.45 nm、0.5 nm、0.55 nm、0.6 nm、0.65 nm、0.7 nm、0.75nm、0.8 nm、0.85 nm、0.9 nm、0.95 nm、1.0 nm、1.1 nm、1.15 nm、1.2 nm、1.25 nm、1.3 nm、1.35 nm、1.4 nm、1.45 nm、1.5 nm、1.55 nm、1.6 nm、1.65 nm、1.7 nm、1.75 nm、1.8 nm、1.85 nm、1.9 nm、1.95 nm或2.0 nm的尺寸。在一些形式中，微孔可具有0.1 nm、0.15 nm、0.2 nm、0.25 nm、0.3 nm、0.35 nm、0.4 nm、0.45 nm、0.5 nm、0.55 nm、0.6 nm、0.65 nm、0.7 nm、0.75 nm、0.8 nm、0.85 nm、0.9 nm、0.95 nm、1.0 nm、1.1 nm、1.15 nm、1.2 nm、1.25 nm、1.3 nm、1.35 nm、1.4 nm、1.45 nm、1.5 nm、1.55 nm、1.6 nm、1.65 nm、1.7 nm、1.75 nm、1.8 nm、1.85 nm、1.9 nm、1.95 nm或2.0 nm的平均尺寸。在一些形式中，微孔可具有0.1 nm、0.15 nm、0.2 nm、0.25 nm、0.3 nm、0.35 nm、0.4 nm、0.45 nm、0.5 nm、0.55 nm、0.6 nm、0.65 nm、0.7 nm、0.75 nm、0.8 nm、0.85 nm、0.9 nm、0.95 nm、1.0 nm、1.1 nm、1.15 nm、1.2 nm、1.25 nm、1.3 nm、1.35 nm、1.4 nm、1.45 nm、1.5 nm、1.55 nm、1.6 nm、1.65 nm、1.7 nm、1.75 nm、1.8 nm、1.85 nm、1.9 nm、1.95 nm或2.0 nm的尺寸。

在一些形式中，微孔的平均尺寸可在以下范围：约2.0 nm–0.01 nm、约1.9 nm–0.01 nm、约1.8 nm–0.01 nm、约1.7 nm–0.01 nm、约1.6 nm–0.01 nm、约1.5 nm–0.01 nm、约1.4 nm–0.01 nm、约1.3 nm–0.01 nm、约1.2 nm–0.01 nm、约1.1 nm–0.01 nm、约1.0 nm–0.01 nm、约0.9 nm–0.01 nm、约0.8 nm–0.01 nm、约0.7 nm–0.01 nm、约0.6 nm–0.01 nm、约0.5 nm–0.01 nm、约0.4 nm–0.01 nm、约0.3 nm–0.01 nm、约0.2 nm–0.01 nm、约0.1 nm–0.01 nm、约2.0 nm–0.1 nm、约1.9 nm–0.1 nm、约1.8 nm–0.1 nm、约1.7 nm–0.1 nm、约1.6nm–0.1 nm、约1.5 nm–0.1 nm、约1.4 nm–0.1 nm、约1.3 nm–0.1 nm、约1.2 nm–0.1 nm、约1.1 nm–0.1 nm、约1.0 nm–0.1 nm、约0.9 nm–0.1 nm、约0.8 nm–0.1 nm、约0.7 nm–0.1nm、约0.6 nm–0.1 nm、约0.5 nm–0.1 nm、约0.4 nm–0.1 nm、约0.3 nm–0.1 nm、约0.2 nm–0.1 nm、约2.0 nm–0.2 nm、约1.9 nm–0.2 nm、约1.8 nm–0.2 nm、约1.7 nm–0.2 nm、约1.6nm–0.2 nm、约1.5 nm–0.2 nm、约1.4 nm–0.2 nm、约1.3 nm–0.2 nm、约1.2 nm–0.2 nm、约1.1 nm–0.2 nm、约1.0 nm–0.2 nm、约0.9 nm–0.2 nm、约0.8 nm–0.2 nm、约0.7 nm–0.2nm、约0.6 nm–0.2 nm、约0.5 nm–0.2 nm、约0.4 nm–0.2 nm、约0.3 nm–0.2 nm、约2.0 nm–0.3 nm、约1.9 nm–0.3 nm、约1.8 nm–0.3 nm、约1.7 nm–0.3 nm、约1.6 nm–0.3 nm、约1.5nm–0.3 nm、约1.4 nm–0.3 nm、约1.3 nm–0.3 nm、约1.2 nm–0.3 nm、约1.1 nm–0.3 nm、约1.0 nm–0.3 nm、约0.9 nm–0.3 nm、约0.8 nm–0.3 nm、约0.7 nm–0.3 nm、约0.6 nm–0.3nm、约0.5 nm–0.3 nm、约0.4 nm–0.3 nm、约2.0 nm–0.4 nm、约1.9 nm–0.4 nm、约1.8 nm–0.4 nm、约1.7 nm–0.4 nm、约1.6 nm–0.4 nm、约1.5 nm–0.4 nm、约1.4 nm–0.4 nm、约1.3nm–0.4 nm、约1.2 nm–0.4 nm、约1.1 nm–0.4 nm、约1.0 nm–0.4 nm、约0.9 nm–0.4 nm、约0.8 nm–0.4 nm、约0.7 nm–0.4 nm、约0.6 nm–0.4 nm、约0.5 nm–0.4 nm、约2.0 nm–0.5nm、约1.9 nm–0.5 nm、约1.8 nm–0.5 nm、约1.7 nm–0.5 nm、约1.6 nm–0.5 nm、约1.5 nm–0.5 nm、约1.4 nm–0.5 nm、约1.3 nm–0.5 nm、约1.2 nm–0.5 nm、约1.1 nm–0.5 nm、约1.0nm–0.5 nm、约0.9 nm–0.5 nm、约0.8 nm–0.5 nm、约0.7 nm–0.5 nm、约0.6 nm–0.5 nm、约2.0 nm–0.6 nm、约1.9 nm–0.6 nm、约1.8 nm–0.6 nm、约1.7 nm–0.6 nm、约1.6 nm–0.6nm、约1.5 nm–0.6 nm、约1.4 nm–0.6 nm、约1.3 nm–0.6 nm、约1.2 nm–0.6 nm、约1.1 nm–0.6 nm、约1.0 nm–0.6 nm、约0.9 nm–0.6 nm、约0.8 nm–0.6 nm、约0.7 nm–0.6 nm、约2.0nm–0.7 nm、约1.9 nm–0.7 nm、约1.8 nm–0.7 nm、约1.7 nm–0.7 nm、约1.6 nm–0.7 nm、约1.5 nm–0.7 nm、约1.4 nm–0.7 nm、约1.3 nm–0.7 nm、约1.2 nm–0.7 nm、约1.1 nm–0.7nm、约1.0 nm–0.7 nm、约0.9 nm–0.7 nm、约0.8 nm–0.7 nm、约2.0 nm–0.8 nm、约1.9 nm–0.8 nm、约1.8 nm–0.8 nm、约1.7 nm–0.8 nm、约1.6 nm–0.8 nm、约1.5 nm–0.8 nm、约1.4nm–0.8 nm、约1.3 nm–0.8 nm、约1.2 nm–0.8 nm、约1.1 nm–0.8 nm、约1.0 nm–0.8 nm、约0.9 nm–0.8 nm、约2.0 nm–0.9 nm、约1.9 nm–0.9 nm、约1.8 nm–0.9 nm、约1.7 nm–0.9nm、约1.6 nm–0.9 nm、约1.5 nm–0.9 nm、约1.4 nm–0.9 nm、约1.3 nm–0.9 nm、约1.2 nm–0.9 nm、约1.1 nm–0.9 nm、约1.0 nm–0.9 nm、约2.0 nm–1.0 nm、约1.9 nm–1.0 nm、约1.8nm–1.0 nm、约1.7 nm–1.0 nm、约1.6 nm–1.0 nm、约1.5 nm–1.0 nm、约1.4 nm–1.0 nm、约1.3 nm–1.0 nm、约1.2 nm–1.0 nm、约1.1 nm–1.0 nm、约2.0 nm–1.1 nm、约1.9 nm–1.1nm、约1.8 nm–1.1 nm、约1.7 nm–1.1 nm、约1.6 nm–1.1 nm、约1.5 nm–1.1 nm、约1.4 nm–1.1 nm、约1.3 nm–1.1 nm、约1.2 nm–1.1 nm、约2.0 nm–1.2 nm、约1.9 nm–1.2 nm、约1.8nm–1.2 nm、约1.7 nm–1.2 nm、约1.6 nm–1.2 nm、约1.5 nm–1.2 nm、约1.4 nm–1.2 nm、约1.3 nm–1.2 nm、约2.0 nm–1.3 nm、约1.9 nm–1.3 nm、约1.8 nm–1.3 nm、约1.7 nm–1.3nm、约1.6 nm–1.3 nm、约1.5 nm–1.3 nm、约1.4 nm–1.3 nm、约2.0 nm–1.4 nm、约1.9 nm–1.4 nm、约1.8 nm–1.4 nm、约1.7 nm–1.4 nm、约1.6 nm–1.4 nm、约1.5 nm–1.4 nm、约2.0nm–1.5 nm、约1.9 nm–1.5 nm、约1.8 nm–1.5 nm、约1.7 nm–1.5 nm、约1.6 nm–1.5 nm、约2.0 nm–1.6 nm、约1.9 nm–1.6 nm、约1.8 nm–1.6 nm、约1.7 nm–1.6 nm、约2.0 nm–1.7nm、约1.9 nm–1.7 nm、约1.8 nm–1.7 nm、约2.0 nm–1.8 nm、约1.9 nm–1.8 nm或约2.0 nm–1.9 nm。

在一些形式中，微孔的尺寸可在以下范围：约2.0 nm–0.01 nm、约1.9 nm–0.01nm、约1.8 nm–0.01 nm、约1.7 nm–0.01 nm、约1.6 nm–0.01 nm、约1.5 nm–0.01 nm、约1.4nm–0.01 nm、约1.3 nm–0.01 nm、约1.2 nm–0.01 nm、约1.1 nm–0.01 nm、约1.0 nm–0.01nm、约0.9 nm–0.01 nm、约0.8 nm–0.01 nm、约0.7 nm–0.01 nm、约0.6 nm–0.01 nm、约0.5nm–0.01 nm、约0.4 nm–0.01 nm、约0.3 nm–0.01 nm、约0.2 nm–0.01 nm、约0.1 nm–0.01nm、约2.0 nm–0.1 nm、约1.9 nm–0.1 nm、约1.8 nm–0.1 nm、约1.7 nm–0.1 nm、约1.6 nm–0.1 nm、约1.5 nm–0.1 nm、约1.4 nm–0.1 nm、约1.3 nm–0.1 nm、约1.2 nm–0.1 nm、约1.1nm–0.1 nm、约1.0 nm–0.1 nm、约0.9 nm–0.1 nm、约0.8 nm–0.1 nm、约0.7 nm–0.1 nm、约0.6 nm–0.1 nm、约0.5 nm–0.1 nm、约0.4 nm–0.1 nm、约0.3 nm–0.1 nm、约0.2 nm–0.1nm、约2.0 nm–0.2 nm、约1.9 nm–0.2 nm、约1.8 nm–0.2 nm、约1.7 nm–0.2 nm、约1.6 nm–0.2 nm、约1.5 nm–0.2 nm、约1.4 nm–0.2 nm、约1.3 nm–0.2 nm、约1.2 nm–0.2 nm、约1.1nm–0.2 nm、约1.0 nm–0.2 nm、约0.9 nm–0.2 nm、约0.8 nm–0.2 nm、约0.7 nm–0.2 nm、约0.6 nm–0.2 nm、约0.5 nm–0.2 nm、约0.4 nm–0.2 nm、约0.3 nm–0.2 nm、约2.0 nm–0.3nm、约1.9 nm–0.3 nm、约1.8 nm–0.3 nm、约1.7 nm–0.3 nm、约1.6 nm–0.3 nm、约1.5 nm–0.3 nm、约1.4 nm–0.3 nm、约1.3 nm–0.3 nm、约1.2 nm–0.3 nm、约1.1 nm–0.3 nm、约1.0nm–0.3 nm、约0.9 nm–0.3 nm、约0.8 nm–0.3 nm、约0.7 nm–0.3 nm、约0.6 nm–0.3 nm、约0.5 nm–0.3 nm、约0.4 nm–0.3 nm、约2.0 nm–0.4 nm、约1.9 nm–0.4 nm、约1.8 nm–0.4nm、约1.7 nm–0.4 nm、约1.6 nm–0.4 nm、约1.5 nm–0.4 nm、约1.4 nm–0.4 nm、约1.3 nm–0.4 nm、约1.2 nm–0.4 nm、约1.1 nm–0.4 nm、约1.0 nm–0.4 nm、约0.9 nm–0.4 nm、约0.8nm–0.4 nm、约0.7 nm–0.4 nm、约0.6 nm–0.4 nm、约0.5 nm–0.4 nm、约2.0 nm–0.5 nm、约1.9 nm–0.5 nm、约1.8 nm–0.5 nm、约1.7 nm–0.5 nm、约1.6 nm–0.5 nm、约1.5 nm–0.5nm、约1.4 nm–0.5 nm、约1.3 nm–0.5 nm、约1.2 nm–0.5 nm、约1.1 nm–0.5 nm、约1.0 nm–0.5 nm、约0.9 nm–0.5 nm、约0.8 nm–0.5 nm、约0.7 nm–0.5 nm、约0.6 nm–0.5 nm、约2.0nm–0.6 nm、约1.9 nm–0.6 nm、约1.8 nm–0.6 nm、约1.7 nm–0.6 nm、约1.6 nm–0.6 nm、约1.5 nm–0.6 nm、约1.4 nm–0.6 nm、约1.3 nm–0.6 nm、约1.2 nm–0.6 nm、约1.1 nm–0.6nm、约1.0 nm–0.6 nm、约0.9 nm–0.6 nm、约0.8 nm–0.6 nm、约0.7 nm–0.6 nm、约2.0 nm–0.7 nm、约1.9 nm–0.7 nm、约1.8 nm–0.7 nm、约1.7 nm–0.7 nm、约1.6 nm–0.7 nm、约1.5nm–0.7 nm、约1.4 nm–0.7 nm、约1.3 nm–0.7 nm、约1.2 nm–0.7 nm、约1.1 nm–0.7 nm、约1.0 nm–0.7 nm、约0.9 nm–0.7 nm、约0.8 nm–0.7 nm、约2.0 nm–0.8 nm、约1.9 nm–0.8nm、约1.8 nm–0.8 nm、约1.7 nm–0.8 nm、约1.6 nm–0.8 nm、约1.5 nm–0.8 nm、约1.4 nm–0.8 nm、约1.3 nm–0.8 nm、约1.2 nm–0.8 nm、约1.1 nm–0.8 nm、约1.0 nm–0.8 nm、约0.9nm–0.8 nm、约2.0 nm–0.9 nm、约1.9 nm–0.9 nm、约1.8 nm–0.9 nm、约1.7 nm–0.9 nm、约1.6 nm–0.9 nm、约1.5 nm–0.9 nm、约1.4 nm–0.9 nm、约1.3 nm–0.9 nm、约1.2 nm–0.9nm、约1.1 nm–0.9 nm、约1.0 nm–0.9 nm、约2.0 nm–1.0 nm、约1.9 nm–1.0 nm、约1.8 nm–1.0 nm、约1.7 nm–1.0 nm、约1.6 nm–1.0 nm、约1.5 nm–1.0 nm、约1.4 nm–1.0 nm、约1.3nm–1.0 nm、约1.2 nm–1.0 nm、约1.1 nm–1.0 nm、约2.0 nm–1.1 nm、约1.9 nm–1.1 nm、约1.8 nm–1.1 nm、约1.7 nm–1.1 nm、约1.6 nm–1.1 nm、约1.5 nm–1.1 nm、约1.4 nm–1.1nm、约1.3 nm–1.1 nm、约1.2 nm–1.1 nm、约2.0 nm–1.2 nm、约1.9 nm–1.2 nm、约1.8 nm–1.2 nm、约1.7 nm–1.2 nm、约1.6 nm–1.2 nm、约1.5 nm–1.2 nm、约1.4 nm–1.2 nm、约1.3nm–1.2 nm、约2.0 nm–1.3 nm、约1.9 nm–1.3 nm、约1.8 nm–1.3 nm、约1.7 nm–1.3 nm、约1.6 nm–1.3 nm、约1.5 nm–1.3 nm、约1.4 nm–1.3 nm、约2.0 nm–1.4 nm、约1.9 nm–1.4nm、约1.8 nm–1.4 nm、约1.7 nm–1.4 nm、约1.6 nm–1.4 nm、约1.5 nm–1.4 nm、约2.0 nm–1.5 nm、约1.9 nm–1.5 nm、约1.8 nm–1.5 nm、约1.7 nm–1.5 nm、约1.6 nm–1.5 nm、约2.0nm–1.6 nm、约1.9 nm–1.6 nm、约1.8 nm–1.6 nm、约1.7 nm–1.6 nm、约2.0 nm–1.7 nm、约1.9 nm–1.7 nm、约1.8 nm–1.7 nm、约2.0 nm–1.8 nm、约1.9 nm–1.8 nm或约2.0 nm–1.9nm。

在一些形式中，微孔的平均尺寸可在以下范围：2.0 nm–0.01 nm、1.9 nm–0.01nm、1.8 nm–0.01 nm、1.7 nm–0.01 nm、1.6 nm–0.01 nm、1.5 nm–0.01 nm、1.4 nm–0.01nm、1.3 nm–0.01 nm、1.2 nm–0.01 nm、1.1 nm–0.01 nm、1.0 nm–0.01 nm、0.9 nm–0.01nm、0.8 nm–0.01 nm、0.7 nm–0.01 nm、0.6 nm–0.01 nm、0.5 nm–0.01 nm、0.4 nm–0.01nm、0.3 nm–0.01 nm、0.2 nm–0.01 nm、0.1 nm–0.01 nm、2.0 nm–0.1 nm、1.9 nm–0.1 nm、1.8 nm–0.1 nm、1.7 nm–0.1 nm、1.6 nm–0.1 nm、1.5 nm–0.1 nm、1.4 nm–0.1 nm、1.3 nm–0.1 nm、1.2 nm–0.1 nm、1.1 nm–0.1 nm、1.0 nm–0.1 nm、0.9 nm–0.1 nm、0.8 nm–0.1 nm、0.7 nm–0.1 nm、0.6 nm–0.1 nm、0.5 nm–0.1 nm、0.4 nm–0.1 nm、0.3 nm–0.1 nm、0.2 nm–0.1 nm、2.0 nm–0.2 nm、1.9 nm–0.2 nm、1.8 nm–0.2 nm、1.7 nm–0.2 nm、1.6 nm–0.2 nm、1.5 nm–0.2 nm、1.4 nm–0.2 nm、1.3 nm–0.2 nm、1.2 nm–0.2 nm、1.1 nm–0.2 nm、1.0 nm–0.2 nm、0.9 nm–0.2 nm、0.8 nm–0.2 nm、0.7 nm–0.2 nm、0.6 nm–0.2 nm、0.5 nm–0.2 nm、0.4 nm–0.2 nm、0.3 nm–0.2 nm、2.0 nm–0.3 nm、1.9 nm–0.3 nm、1.8 nm–0.3 nm、1.7 nm–0.3 nm、1.6 nm–0.3 nm、1.5 nm–0.3 nm、1.4 nm–0.3 nm、1.3 nm–0.3 nm、1.2 nm–0.3 nm、1.1 nm–0.3 nm、1.0 nm–0.3 nm、0.9 nm–0.3 nm、0.8 nm–0.3 nm、0.7 nm–0.3 nm、0.6 nm–0.3 nm、0.5 nm–0.3 nm、0.4 nm–0.3 nm、2.0 nm–0.4 nm、1.9 nm–0.4 nm、1.8 nm–0.4 nm、1.7 nm–0.4 nm、1.6 nm–0.4 nm、1.5 nm–0.4 nm、1.4 nm–0.4 nm、1.3 nm–0.4 nm、1.2 nm–0.4 nm、1.1 nm–0.4 nm、1.0 nm–0.4 nm、0.9 nm–0.4 nm、0.8 nm–0.4 nm、0.7 nm–0.4 nm、0.6 nm–0.4 nm、0.5 nm–0.4 nm、2.0 nm–0.5 nm、1.9 nm–0.5 nm、1.8 nm–0.5 nm、1.7 nm–0.5 nm、1.6 nm–0.5 nm、1.5 nm–0.5 nm、1.4 nm–0.5 nm、1.3 nm–0.5 nm、1.2 nm–0.5 nm、1.1 nm–0.5 nm、1.0 nm–0.5 nm、0.9 nm–0.5 nm、0.8 nm–0.5 nm、0.7 nm–0.5 nm、0.6 nm–0.5 nm、2.0 nm–0.6 nm、1.9 nm–0.6 nm、1.8 nm–0.6 nm、1.7 nm–0.6 nm、1.6 nm–0.6 nm、1.5 nm–0.6 nm、1.4 nm–0.6 nm、1.3 nm–0.6 nm、1.2 nm–0.6 nm、1.1 nm–0.6 nm、1.0 nm–0.6 nm、0.9 nm–0.6 nm、0.8 nm–0.6 nm、0.7 nm–0.6 nm、2.0 nm–0.7 nm、1.9 nm–0.7 nm、1.8 nm–0.7 nm、1.7 nm–0.7 nm、1.6 nm–0.7 nm、1.5 nm–0.7 nm、1.4 nm–0.7 nm、1.3 nm–0.7 nm、1.2 nm–0.7 nm、1.1 nm–0.7 nm、1.0 nm–0.7 nm、0.9 nm–0.7 nm、0.8 nm–0.7 nm、2.0 nm–0.8 nm、1.9 nm–0.8 nm、1.8 nm–0.8 nm、1.7 nm–0.8 nm、1.6 nm–0.8 nm、1.5 nm–0.8 nm、1.4 nm–0.8 nm、1.3 nm–0.8 nm、1.2 nm–0.8 nm、1.1 nm–0.8 nm、1.0 nm–0.8 nm、0.9 nm–0.8 nm、2.0 nm–0.9 nm、1.9 nm–0.9 nm、1.8 nm–0.9 nm、1.7 nm–0.9 nm、1.6 nm–0.9 nm、1.5 nm–0.9 nm、1.4 nm–0.9 nm、1.3 nm–0.9 nm、1.2 nm–0.9 nm、1.1 nm–0.9 nm、1.0 nm–0.9 nm、2.0 nm–1.0 nm、1.9 nm–1.0 nm、1.8 nm–1.0 nm、1.7 nm–1.0 nm、1.6 nm–1.0 nm、1.5 nm–1.0 nm、1.4 nm–1.0 nm、1.3 nm–1.0 nm、1.2 nm–1.0 nm、1.1 nm–1.0 nm、2.0 nm–1.1 nm、1.9 nm–1.1 nm、1.8 nm–1.1 nm、1.7 nm–1.1 nm、1.6 nm–1.1 nm、1.5 nm–1.1 nm、1.4 nm–1.1 nm、1.3 nm–1.1 nm、1.2 nm–1.1 nm、2.0 nm–1.2 nm、1.9 nm–1.2 nm、1.8 nm–1.2 nm、1.7 nm–1.2 nm、1.6 nm–1.2 nm、1.5 nm–1.2 nm、1.4 nm–1.2 nm、1.3 nm–1.2 nm、2.0 nm–1.3 nm、1.9 nm–1.3 nm、1.8 nm–1.3 nm、1.7 nm–1.3 nm、1.6 nm–1.3 nm、1.5 nm–1.3 nm、1.4 nm–1.3 nm、2.0 nm–1.4 nm、1.9 nm–1.4 nm、1.8 nm–1.4 nm、1.7 nm–1.4 nm、1.6 nm–1.4 nm、1.5 nm–1.4 nm、2.0 nm–1.5 nm、1.9 nm–1.5 nm、1.8 nm–1.5 nm、1.7 nm–1.5 nm、1.6 nm–1.5 nm、2.0 nm–1.6 nm、1.9 nm–1.6 nm、1.8 nm–1.6 nm、1.7 nm–1.6 nm、2.0 nm–1.7 nm、1.9 nm–1.7 nm、1.8 nm–1.7 nm、2.0 nm–1.8 nm、1.9 nm–1.8 nm、或2.0 nm–1.9 nm。

在一些形式中，微孔的尺寸可在以下范围：2.0 nm–0.01 nm、1.9 nm–0.01 nm、1.8nm–0.01 nm、1.7 nm–0.01 nm、1.6 nm–0.01 nm、1.5 nm–0.01 nm、1.4 nm–0.01 nm、1.3nm–0.01 nm、1.2 nm–0.01 nm、1.1 nm–0.01 nm、1.0 nm–0.01 nm、0.9 nm–0.01 nm、0.8nm–0.01 nm、0.7 nm–0.01 nm、0.6 nm–0.01 nm、0.5 nm–0.01 nm、0.4 nm–0.01 nm、0.3nm–0.01 nm、0.2 nm–0.01 nm、0.1 nm–0.01 nm、2.0 nm–0.1 nm、1.9 nm–0.1 nm、1.8 nm–0.1 nm、1.7 nm–0.1 nm、1.6 nm–0.1 nm、1.5 nm–0.1 nm、1.4 nm–0.1 nm、1.3 nm–0.1 nm、1.2 nm–0.1 nm、1.1 nm–0.1 nm、1.0 nm–0.1 nm、0.9 nm–0.1 nm、0.8 nm–0.1 nm、0.7 nm–0.1 nm、0.6 nm–0.1 nm、0.5 nm–0.1 nm、0.4 nm–0.1 nm、0.3 nm–0.1 nm、0.2 nm–0.1 nm、2.0 nm–0.2 nm、1.9 nm–0.2 nm、1.8 nm–0.2 nm、1.7 nm–0.2 nm、1.6 nm–0.2 nm、1.5 nm–0.2 nm、1.4 nm–0.2 nm、1.3 nm–0.2 nm、1.2 nm–0.2 nm、1.1 nm–0.2 nm、1.0 nm–0.2 nm、0.9 nm–0.2 nm、0.8 nm–0.2 nm、0.7 nm–0.2 nm、0.6 nm–0.2 nm、0.5 nm–0.2 nm、0.4 nm–0.2 nm、0.3 nm–0.2 nm、2.0 nm–0.3 nm、1.9 nm–0.3 nm、1.8 nm–0.3 nm、1.7 nm–0.3 nm、1.6 nm–0.3 nm、1.5 nm–0.3 nm、1.4 nm–0.3 nm、1.3 nm–0.3 nm、1.2 nm–0.3 nm、1.1 nm–0.3 nm、1.0 nm–0.3 nm、0.9 nm–0.3 nm、0.8 nm–0.3 nm、0.7 nm–0.3 nm、0.6 nm–0.3 nm、0.5 nm–0.3 nm、0.4 nm–0.3 nm、2.0 nm–0.4 nm、1.9 nm–0.4 nm、1.8 nm–0.4 nm、1.7 nm–0.4 nm、1.6 nm–0.4 nm、1.5 nm–0.4 nm、1.4 nm–0.4 nm、1.3 nm–0.4 nm、1.2 nm–0.4 nm、1.1 nm–0.4 nm、1.0 nm–0.4 nm、0.9 nm–0.4 nm、0.8 nm–0.4 nm、0.7 nm–0.4 nm、0.6 nm–0.4 nm、0.5 nm–0.4 nm、2.0 nm–0.5 nm、1.9 nm–0.5 nm、1.8 nm–0.5 nm、1.7 nm–0.5 nm、1.6 nm–0.5 nm、1.5 nm–0.5 nm、1.4 nm–0.5 nm、1.3 nm–0.5 nm、1.2 nm–0.5 nm、1.1 nm–0.5 nm、1.0 nm–0.5 nm、0.9 nm–0.5 nm、0.8 nm–0.5 nm、0.7 nm–0.5 nm、0.6 nm–0.5 nm、2.0 nm–0.6 nm、1.9 nm–0.6 nm、1.8 nm–0.6 nm、1.7 nm–0.6 nm、1.6 nm–0.6 nm、1.5 nm–0.6 nm、1.4 nm–0.6 nm、1.3 nm–0.6 nm、1.2 nm–0.6 nm、1.1 nm–0.6 nm、1.0 nm–0.6 nm、0.9 nm–0.6 nm、0.8 nm–0.6 nm、0.7 nm–0.6 nm、2.0 nm–0.7 nm、1.9 nm–0.7 nm、1.8 nm–0.7 nm、1.7 nm–0.7 nm、1.6 nm–0.7 nm、1.5 nm–0.7 nm、1.4 nm–0.7 nm、1.3 nm–0.7 nm、1.2 nm–0.7 nm、1.1 nm–0.7 nm、1.0 nm–0.7 nm、0.9 nm–0.7 nm、0.8 nm–0.7 nm、2.0 nm–0.8 nm、1.9 nm–0.8 nm、1.8 nm–0.8 nm、1.7 nm–0.8 nm、1.6 nm–0.8 nm、1.5 nm–0.8 nm、1.4 nm–0.8 nm、1.3 nm–0.8 nm、1.2 nm–0.8 nm、1.1 nm–0.8 nm、1.0 nm–0.8 nm、0.9 nm–0.8 nm、2.0 nm–0.9 nm、1.9 nm–0.9 nm、1.8 nm–0.9 nm、1.7 nm–0.9 nm、1.6 nm–0.9 nm、1.5 nm–0.9 nm、1.4 nm–0.9 nm、1.3 nm–0.9 nm、1.2 nm–0.9 nm、1.1 nm–0.9 nm、1.0 nm–0.9 nm、2.0 nm–1.0 nm、1.9 nm–1.0 nm、1.8 nm–1.0 nm、1.7 nm–1.0 nm、1.6 nm–1.0 nm、1.5 nm–1.0 nm、1.4 nm–1.0 nm、1.3 nm–1.0 nm、1.2 nm–1.0 nm、1.1 nm–1.0 nm、2.0 nm–1.1 nm、1.9 nm–1.1 nm、1.8 nm–1.1 nm、1.7 nm–1.1 nm、1.6 nm–1.1 nm、1.5 nm–1.1 nm、1.4 nm–1.1 nm、1.3 nm–1.1 nm、1.2 nm–1.1 nm、2.0 nm–1.2 nm、1.9 nm–1.2 nm、1.8 nm–1.2 nm、1.7 nm–1.2 nm、1.6 nm–1.2 nm、1.5 nm–1.2 nm、1.4 nm–1.2 nm、1.3 nm–1.2 nm、2.0 nm–1.3 nm、1.9 nm–1.3 nm、1.8 nm–1.3 nm、1.7 nm–1.3 nm、1.6 nm–1.3 nm、1.5 nm–1.3 nm、1.4 nm–1.3 nm、2.0 nm–1.4 nm、1.9 nm–1.4 nm、1.8 nm–1.4 nm、1.7 nm–1.4 nm、1.6 nm–1.4 nm、1.5 nm–1.4 nm、2.0 nm–1.5 nm、1.9 nm–1.5 nm、1.8 nm–1.5 nm、1.7 nm–1.5 nm、1.6 nm–1.5 nm、2.0 nm–1.6 nm、1.9 nm–1.6 nm、1.8 nm–1.6 nm、1.7 nm–1.6 nm、2.0 nm–1.7 nm、1.9 nm–1.7 nm、1.8 nm–1.7 nm、2.0 nm–1.8 nm、1.9 nm–1.8 nm、或2.0nm–1.9 nm。

碳基催化剂片可以包括多个中孔。如本文所用，"中孔"通常是指尺寸为约2 nm至约50 nm (包括端值)的孔。碳基催化剂片可以各自具有中孔，所述中孔的平均尺寸为约2nm-50 nm、约2 nm-10 nm、约2 nm-20 nm、约2 nm-30 nm、约2 nm-40 nm的范围。

碳基催化剂片可以各自具有平均尺寸为约2 nm-50 nm的范围的中孔。在一些形式中，中孔可具有约2 nm-50 nm范围的尺寸。在一些形式中，中孔可具有在约2 nm-50 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，中孔可具有在约2 nm-50 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，中孔可具有约2 nm-50 nm范围的尺寸。在一些形式中，中孔可具有约2 nm-50 nm范围的尺寸。在一些形式中，中孔可具有2 nm-50 nm范围的尺寸。在一些形式中，中孔可具有2 nm-50nm范围的平均尺寸。

在一些形式中，中孔可以具有约2 nm、3 nm、4 nm、5 nm、6 nm、7 nm、8 nm、9 nm、10nm、11 nm、12 nm、13 nm、14 nm、15 nm、16 nm、17 nm、18 nm、19 nm、20 nm、21 nm、22 nm、23nm、24 nm、25 nm、26 nm、27 nm、28 nm、30 nm、32 nm、34 nm、36 nm、38 nm、40 nm、42 nm、44nm、46 nm、48 nm或50 nm的平均尺寸。在一些形式中，中孔可以具有约2 nm、3 nm、4 nm、5nm、6 nm、7 nm、8 nm、9 nm、10 nm、11 nm、12 nm、13 nm、14 nm、15 nm、16 nm、17 nm、18 nm、19 nm、20 nm、21 nm、22 nm、23 nm、24 nm、25 nm、26 nm、27 nm、28 nm、30 nm、32 nm、34nm、36 nm、38 nm、40 nm、42 nm、44 nm、46 nm、48 nm或50 nm的尺寸。在一些形式中，中孔的平均尺寸可以是2 nm、3 nm、4 nm、5 nm、6 nm、7 nm、8 nm、9 nm、10 nm、11 nm、12 nm、13nm、14 nm、15 nm、16 nm、17 nm、18 nm、19 nm、20 nm、21 nm、22 nm、23 nm、24 nm、25 nm、26nm、27 nm、28 nm、30 nm、32 nm、34 nm、36 nm、38 nm、40 nm、42 nm、44 nm、46 nm、48 nm或50 nm。在一些形式中，中孔可以具有2 nm、3 nm、4 nm、5 nm、6 nm、7 nm、8 nm、9 nm、10 nm、11 nm、12 nm、13 nm、14 nm、15 nm、16 nm、17 nm、18 nm、19 nm、20 nm、21 nm、22 nm、23nm、24 nm、25 nm、26 nm、27 nm、28 nm、30 nm、32 nm、34 nm、36 nm、38 nm、40 nm、42 nm、44nm、46 nm、48 nm或50 nm的尺寸。

在一些形式中，中孔的平均尺寸可以在约50 nm-2 nm、约46 nm-2 nm、约42 nm-2nm、约38 nm-2 nm、约34 nm-2 nm、约30 nm-2 nm、约27 nm-2 nm、约25 nm-2 nm、约23 nm-2nm、约21 nm-2 nm、约20 nm-2 nm、约18 nm-2 nm、约16 nm-2 nm、约14 nm-2 nm、约12 nm-2nm、约10 nm-2 nm、约8 nm-2 nm、约6 nm-2 nm、约4 nm-2 nm、约50 nm-4 nm、约46 nm-4nm、约42 nm-4 nm、约38 nm-4 nm、约34 nm-4 nm、约30 nm-4 nm、约27 nm-4 nm、约25 nm-4nm、约23 nm-4 nm、约21 nm-4 nm、约20 nm-4 nm、约18 nm-4 nm、约16 nm-4 nm、约14 nm-4nm、约12 nm-4 nm、约10 nm-4 nm、约8 nm–4 nm、约6 nm–4 nm、约50 nm–6 nm、约46 nm–6nm、约42 nm–6 nm、约38 nm–6 nm、约34 nm–6 nm、约30 nm–6 nm、约27 nm–6 nm、约25 nm–6nm、约23 nm–6 nm、约21 nm–6 nm、约20 nm–6 nm、约18 nm–6 nm、约16 nm–6 nm、约14 nm–6nm、约12 nm–6 nm、约10 nm–6 nm、约8 nm–6 nm、约50 nm–8 nm、约46 nm–8 nm、约42 nm–8nm、约38 nm–8 nm、约34 nm–8 nm、约30 nm–8 nm、约27 nm–8 nm、约25 nm–8 nm、约23 nm–8nm、约21 nm–8 nm、约20 nm–8 nm、约18 nm–8 nm、约16 nm–8 nm、约14 nm–8 nm、约12 nm–8nm、约10 nm–8 nm、约50 nm–10 nm、约46 nm–10 nm、约42 nm–10 nm、约38 nm–10 nm、约34nm–10 nm、约30 nm–10 nm、约27 nm–10 nm、约25 nm–10 nm、约23 nm–10 nm、约21 nm–10nm、约20 nm–10 nm、约18 nm–10 nm、约16 nm–10 nm、约14 nm–10 nm、约12 nm–10 nm、约50nm–12 nm、约46 nm–12 nm、约42 nm–12 nm、约38 nm–12 nm、约34 nm–12 nm、约30 nm–12nm、约27 nm–12 nm、约25 nm–12 nm、约23 nm–12 nm、约21 nm–12 nm、约20 nm–12 nm、约18nm–12 nm、约16 nm–12 nm、约14 nm–12 nm、约50 nm–14 nm、约46 nm–14 nm、约42 nm–14nm、约38 nm–14 nm、约34 nm–14 nm、约30 nm–14 nm、约27 nm–14 nm、约25 nm–14 nm、约23nm–14 nm、约21 nm–14 nm、约20 nm–14 nm、约18 nm–14 nm、约16 nm–14 nm、约50 nm–16nm、约46 nm–16 nm、约42 nm–16 nm、约38 nm–16 nm、约34 nm–16 nm、约30 nm–16 nm、约27nm–16 nm、约25 nm–16 nm、约23 nm–16 nm、约21 nm–16 nm、约20 nm–16 nm、约18 nm–16nm、约50 nm–18 nm、约46 nm–18 nm、约42 nm–18 nm、约38 nm–18 nm、约34 nm–18 nm、约30nm–18 nm、约27 nm–18 nm、约25 nm–18 nm、约23 nm–18 nm、约21 nm–18 nm、约20 nm–18nm、约50 nm–20 nm、约46 nm–20 nm、约42 nm–20 nm、约38 nm–20 nm、约34 nm–20 nm、约30nm–20 nm、约27 nm–20 nm、约25 nm–20 nm、约23 nm–20 nm、约21 nm–20 nm、约50 nm–21nm、约46 nm–21 nm、约42 nm–21 nm、约38 nm–21 nm、约34 nm–21 nm、约30 nm–21 nm、约27nm–21 nm、约25 nm–21 nm、约23 nm–21 nm、约50 nm–23 nm、约46 nm–23 nm、约42 nm–23nm、约38 nm–23 nm、约34 nm–23 nm、约30 nm–23 nm、约27 nm–23 nm、约25 nm–23 nm、约50nm–25 nm、约46 nm–25 nm、约42 nm–25 nm、约38 nm–25 nm、约34 nm–25 nm、约30 nm–25nm、约27 nm–25 nm、约50 nm–27 nm、约46 nm–27 nm、约42 nm–27 nm、约38 nm–27 nm、约34nm–27 nm、约30 nm–27 nm、约50 nm–30 nm、约46 nm–30 nm、约42 nm–30 nm、约38 nm–30nm、约34 nm–30 nm、约50 nm–34 nm、约46 nm–34 nm、约42 nm–34 nm、约38 nm–34 nm、约50nm–38 nm、约46 nm–38 nm、约42 nm–38 nm、约50 nm–42 nm、约46 nm–42 nm或约50 nm–46nm的范围。

在一些形式中，中孔的尺寸可以在约50 nm-2 nm、约46 nm-2 nm、约42 nm-2 nm、约38 nm-2 nm、约34 nm-2 nm、约30 nm-2 nm、约27 nm-2 nm、约25 nm-2 nm、约23 nm-2nm、约21 nm-2 nm、约20 nm-2 nm、约18 nm-2 nm、约16 nm-2 nm、约14 nm-2 nm、约12 nm-2nm、约10 nm-2 nm、约8 nm-2 nm、约6 nm-2 nm、约4 nm-2 nm、约50 nm-4 nm、约46 nm-4nm、约42 nm-4 nm、约38 nm-4 nm、约34 nm-4 nm、约30 nm-4 nm、约27 nm-4 nm、约25 nm-4nm、约23 nm-4 nm、约21 nm-4 nm、约20 nm-4 nm、约18 nm-4 nm、约16 nm-4 nm、约14 nm-4nm、约12 nm-4 nm、约10 nm-4 nm、约8 nm–4 nm、约6 nm–4 nm、约50 nm–6 nm、约46 nm–6nm、约42 nm–6 nm、约38 nm–6 nm、约34 nm–6 nm、约30 nm–6 nm、约27 nm–6 nm、约25 nm–6nm、约23 nm–6 nm、约21 nm–6 nm、约20 nm–6 nm、约18 nm–6 nm、约16 nm–6 nm、约14 nm–6nm、约12 nm–6 nm、约10 nm–6 nm、约8 nm–6 nm、约50 nm–8 nm、约46 nm–8 nm、约42 nm–8nm、约38 nm–8 nm、约34 nm–8 nm、约30 nm–8 nm、约27 nm–8 nm、约25 nm–8 nm、约23 nm–8nm、约21 nm–8 nm、约20 nm–8 nm、约18 nm–8 nm、约16 nm–8 nm、约14 nm–8 nm、约12 nm–8nm、约10 nm–8 nm、约50 nm–10 nm、约46 nm–10 nm、约42 nm–10 nm、约38 nm–10 nm、约34nm–10 nm、约30 nm–10 nm、约27 nm–10 nm、约25 nm–10 nm、约23 nm–10 nm、约21 nm–10nm、约20 nm–10 nm、约18 nm–10 nm、约16 nm–10 nm、约14 nm–10 nm、约12 nm–10 nm、约50nm–12 nm、约46 nm–12 nm、约42 nm–12 nm、约38 nm–12 nm、约34 nm–12 nm、约30 nm–12nm、约27 nm–12 nm、约25 nm–12 nm、约23 nm–12 nm、约21 nm–12 nm、约20 nm–12 nm、约18nm–12 nm、约16 nm–12 nm、约14 nm–12 nm、约50 nm–14 nm、约46 nm–14 nm、约42 nm–14nm、约38 nm–14 nm、约34 nm–14 nm、约30 nm–14 nm、约27 nm–14 nm、约25 nm–14 nm、约23nm–14 nm、约21 nm–14 nm、约20 nm–14 nm、约18 nm–14 nm、约16 nm–14 nm、约50 nm–16nm、约46 nm–16 nm、约42 nm–16 nm、约38 nm–16 nm、约34 nm–16 nm、约30 nm–16 nm、约27nm–16 nm、约25 nm–16 nm、约23 nm–16 nm、约21 nm–16 nm、约20 nm–16 nm、约18 nm–16nm、约50 nm–18 nm、约46 nm–18 nm、约42 nm–18 nm、约38 nm–18 nm、约34 nm–18 nm、约30nm–18 nm、约27 nm–18 nm、约25 nm–18 nm、约23 nm–18 nm、约21 nm–18 nm、约20 nm–18nm、约50 nm–20 nm、约46 nm–20 nm、约42 nm–20 nm、约38 nm–20 nm、约34 nm–20 nm、约30nm–20 nm、约27 nm–20 nm、约25 nm–20 nm、约23 nm–20 nm、约21 nm–20 nm、约50 nm–21nm、约46 nm–21 nm、约42 nm–21 nm、约38 nm–21 nm、约34 nm–21 nm、约30 nm–21 nm、约27nm–21 nm、约25 nm–21 nm、约23 nm–21 nm、约50 nm–23 nm、约46 nm–23 nm、约42 nm–23nm、约38 nm–23 nm、约34 nm–23 nm、约30 nm–23 nm、约27 nm–23 nm、约25 nm–23 nm、约50nm–25 nm、约46 nm–25 nm、约42 nm–25 nm、约38 nm–25 nm、约34 nm–25 nm、约30 nm–25nm、约27 nm–25 nm、约50 nm–27 nm、约46 nm–27 nm、约42 nm–27 nm、约38 nm–27 nm、约34nm–27 nm、约30 nm–27 nm、约50 nm–30 nm、约46 nm–30 nm、约42 nm–30 nm、约38 nm–30nm、约34 nm–30 nm、约50 nm–34 nm、约46 nm–34 nm、约42 nm–34 nm、约38 nm–34 nm、约50nm–38 nm、约46 nm–38 nm、约42 nm–38 nm、约50 nm–42 nm、约46 nm–42 nm或约50 nm–46nm的范围。

在一些形式中，中孔的平均尺寸可以在50 nm–2 nm、46 nm–2 nm、42 nm–2 nm、38nm–2 nm、34 nm–2 nm、30 nm–2 nm、27 nm–2 nm、25 nm–2 nm、23 nm–2 nm、21 nm–2 nm、20nm–2 nm、18 nm–2 nm、16 nm–2 nm、14 nm–2 nm、12 nm–2 nm、10 nm–2 nm、8 nm–2 nm、6nm–2 nm、4 nm–2 nm、50 nm–4 nm、46 nm–4 nm、42 nm–4 nm、38 nm–4 nm、34 nm–4 nm、30nm–4 nm、27 nm–4 nm、25 nm–4 nm、23 nm–4 nm、21 nm–4 nm、20 nm–4 nm、18 nm–4 nm、16nm–4 nm、14 nm–4 nm、12 nm–4 nm、10 nm–4 nm、8 nm–4 nm、6 nm–4 nm、50 nm–6 nm、46nm–6 nm、42 nm–6 nm、38 nm–6 nm、34 nm–6 nm、30 nm–6 nm、27 nm–6 nm、25 nm–6 nm、23nm–6 nm、21 nm–6 nm、20 nm–6 nm、18 nm–6 nm、16 nm–6 nm、14 nm–6 nm、12 nm–6 nm、10nm–6 nm、8 nm–6 nm、50 nm–8 nm、46 nm–8 nm、42 nm–8 nm、38 nm–8 nm、34 nm–8 nm、30nm–8 nm、27 nm–8 nm、25 nm–8 nm、23 nm–8 nm、21 nm–8 nm、20 nm–8 nm、18 nm–8 nm、16nm–8 nm、14 nm–8 nm、12 nm–8 nm、10 nm–8 nm、50 nm–10 nm、46 nm–10 nm、42 nm–10 nm、38 nm–10 nm、34 nm–10 nm、30 nm–10 nm、27 nm–10 nm、25 nm–10 nm、23 nm–10 nm、21nm–10 nm、20 nm–10 nm、18 nm–10 nm、16 nm–10 nm、14 nm–10 nm、12 nm–10 nm、50 nm–12nm、46 nm–12 nm、42 nm–12 nm、38 nm–12 nm、34 nm–12 nm、30 nm–12 nm、27 nm–12 nm、25nm–12 nm、23 nm–12 nm、21 nm–12 nm、20 nm–12 nm、18 nm–12 nm、16 nm–12 nm、14 nm–12nm、50 nm–14 nm、46 nm–14 nm、42 nm–14 nm、38 nm–14 nm、34 nm–14 nm、30 nm–14 nm、27nm–14 nm、25 nm–14 nm、23 nm–14 nm、21 nm–14 nm、20 nm–14 nm、18 nm–14 nm、16 nm–14nm、50 nm–16 nm、46 nm–16 nm、42 nm–16 nm、38 nm–16 nm、34 nm–16 nm、30 nm–16 nm、27nm–16 nm、25 nm–16 nm、23 nm–16 nm、21 nm–16 nm、20 nm–16 nm、18 nm–16 nm、50 nm–18nm、46 nm–18 nm、42 nm–18 nm、38 nm–18 nm、34 nm–18 nm、30 nm–18 nm、27 nm–18 nm、25nm–18 nm、23 nm–18 nm、21 nm–18 nm、20 nm–18 nm、50 nm–20 nm、46 nm–20 nm、42 nm–20nm、38 nm–20 nm、34 nm–20 nm、30 nm–20 nm、27 nm–20 nm、25 nm–20 nm、23 nm–20 nm、21nm–20 nm、50 nm–21 nm、46 nm–21 nm、42 nm–21 nm、38 nm–21 nm、34 nm–21 nm、30 nm–21nm、27 nm–21 nm、25 nm–21 nm、23 nm–21 nm、50 nm–23 nm、46 nm–23 nm、42 nm–23 nm、38nm–23 nm、34 nm–23 nm、30 nm–23 nm、27 nm–23 nm、25 nm–23 nm、50 nm–25 nm、46 nm–25nm、42 nm–25 nm、38 nm–25 nm、34 nm–25 nm、30 nm–25 nm、27 nm–25 nm、50 nm–27 nm、46nm–27 nm、42 nm–27 nm、38 nm–27 nm、34 nm–27 nm、30 nm–27 nm、50 nm–30 nm、46 nm–30nm、42 nm–30 nm、38 nm–30 nm、34 nm–30 nm、50 nm–34 nm、46 nm–34 nm、42 nm–34 nm、38nm–34 nm、50 nm–38 nm、46 nm–38 nm、42 nm–38 nm、50 nm–42 nm、46 nm–42 nm或50 nm–46 nm的范围。

在一些形式中，中孔的尺寸可以在50 nm–2 nm、46 nm–2 nm、42 nm–2 nm、38 nm–2nm、34 nm–2 nm、30 nm–2 nm、27 nm–2 nm、25 nm–2 nm、23 nm–2 nm、21 nm–2 nm、20 nm–2nm、18 nm–2 nm、16 nm–2 nm、14 nm–2 nm、12 nm–2 nm、10 nm–2 nm、8 nm–2 nm、6 nm–2nm、4 nm–2 nm、50 nm–4 nm、46 nm–4 nm、42 nm–4 nm、38 nm–4 nm、34 nm–4 nm、30 nm–4nm、27 nm–4 nm、25 nm–4 nm、23 nm–4 nm、21 nm–4 nm、20 nm–4 nm、18 nm–4 nm、16 nm–4nm、14 nm–4 nm、12 nm–4 nm、10 nm–4 nm、8 nm–4 nm、6 nm–4 nm、50 nm–6 nm、46 nm–6nm、42 nm–6 nm、38 nm–6 nm、34 nm–6 nm、30 nm–6 nm、27 nm–6 nm、25 nm–6 nm、23 nm–6nm、21 nm–6 nm、20 nm–6 nm、18 nm–6 nm、16 nm–6 nm、14 nm–6 nm、12 nm–6 nm、10 nm–6nm、8 nm–6 nm、50 nm–8 nm、46 nm–8 nm、42 nm–8 nm、38 nm–8 nm、34 nm–8 nm、30 nm–8nm、27 nm–8 nm、25 nm–8 nm、23 nm–8 nm、21 nm–8 nm、20 nm–8 nm、18 nm–8 nm、16 nm–8nm、14 nm–8 nm、12 nm–8 nm、10 nm–8 nm、50 nm–10 nm、46 nm–10 nm、42 nm–10 nm、38nm–10 nm、34 nm–10 nm、30 nm–10 nm、27 nm–10 nm、25 nm–10 nm、23 nm–10 nm、21 nm–10nm、20 nm–10 nm、18 nm–10 nm、16 nm–10 nm、14 nm–10 nm、12 nm–10 nm、50 nm–12 nm、46nm–12 nm、42 nm–12 nm、38 nm–12 nm、34 nm–12 nm、30 nm–12 nm、27 nm–12 nm、25 nm–12nm、23 nm–12 nm、21 nm–12 nm、20 nm–12 nm、18 nm–12 nm、16 nm–12 nm、14 nm–12 nm、50nm–14 nm、46 nm–14 nm、42 nm–14 nm、38 nm–14 nm、34 nm–14 nm、30 nm–14 nm、27 nm–14nm、25 nm–14 nm、23 nm–14 nm、21 nm–14 nm、20 nm–14 nm、18 nm–14 nm、16 nm–14 nm、50nm–16 nm、46 nm–16 nm、42 nm–16 nm、38 nm–16 nm、34 nm–16 nm、30 nm–16 nm、27 nm–16nm、25 nm–16 nm、23 nm–16 nm、21 nm–16 nm、20 nm–16 nm、18 nm–16 nm、50 nm–18 nm、46nm–18 nm、42 nm–18 nm、38 nm–18 nm、34 nm–18 nm、30 nm–18 nm、27 nm–18 nm、25 nm–18nm、23 nm–18 nm、21 nm–18 nm、20 nm–18 nm、50 nm–20 nm、46 nm–20 nm、42 nm–20 nm、38nm–20 nm、34 nm–20 nm、30 nm–20 nm、27 nm–20 nm、25 nm–20 nm、23 nm–20 nm、21 nm–20nm、50 nm–21 nm、46 nm–21 nm、42 nm–21 nm、38 nm–21 nm、34 nm–21 nm、30 nm–21 nm、27nm–21 nm、25 nm–21 nm、23 nm–21 nm、50 nm–23 nm、46 nm–23 nm、42 nm–23 nm、38 nm–23nm、34 nm–23 nm、30 nm–23 nm、27 nm–23 nm、25 nm–23 nm、50 nm–25 nm、46 nm–25 nm、42nm–25 nm、38 nm–25 nm、34 nm–25 nm、30 nm–25 nm、27 nm–25 nm、50 nm–27 nm、46 nm–27nm、42 nm–27 nm、38 nm–27 nm、34 nm–27 nm、30 nm–27 nm、50 nm–30 nm、46 nm–30 nm、42nm–30 nm、38 nm–30 nm、34 nm–30 nm、50 nm–34 nm、46 nm–34 nm、42 nm–34 nm、38 nm–34nm、50 nm–38 nm、46 nm–38 nm、42 nm–38 nm、50 nm–42 nm、46 nm–42 nm或50 nm–46 nm的范围。

碳基催化剂片可以包括多个大孔。如本文所用，"大孔"通常是指大小在约50 nm和约100 nm之间(包括端值)的孔。碳基催化剂片可以各自具有平均尺寸在约50 nm-100 nm、约50 nm-55 nm、约50 nm-60 nm、约50 nm-65 nm、约50 nm-70 nm、约50 nm-75 nm、约50nm-80 nm、约50 nm-85 nm、约50 nm-90 nm、约50 nm-95 nm的范围的大孔。

碳基催化剂片可以各自具有平均尺寸在约大于约50 nm-100 nm的范围的大孔。在一些形式中，大孔可以具有在约大于约50 nm-100 nm范围的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于约50 nm-100 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，大孔可以具有在约大于50 nm-100 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于约50 nm-100 nm范围的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有在约大于50 nm-100 nm范围的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于50 nm-100 nm范围的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于50 nm-100 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，大孔可以具有约大于约50 nm的平均尺寸。在一些形式中，大孔可以具有约大于约50 nm的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于约50 nm的平均尺寸。在一些形式中，大孔可以具有约大于50 nm的平均尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于约50nm的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有约大于50 nm的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于50 nm的尺寸。在一些形式中，大孔可以具有大于50 nm的平均尺寸。

在一些形式中，大孔可以具有以下平均尺寸：约50 nm、51 nm、52 nm、52 nm、54nm、55 nm、56 nm、57 nm、58 nm、59 nm、60 nm、61 nm、62 nm、63 nm、64 nm、65 nm、66 nm、67nm、68 nm、69 nm、70 nm、71 nm、72 nm、73 nm、74 nm、75 nm、76 nm、77 nm、78 nm、79 nm、80nm、81 nm、82 nm、83 nm、84 nm、85 nm、86 nm、87 nm、88 nm、89 nm、90 nm、91 nm、92 nm、93nm、94 nm、95 nm、96 nm、97 nm、98 nm、99 nm或100 nm。在一些形式中，大孔可以具有以下尺寸：约50 nm、51 nm、52 nm、52 nm、54 nm、55 nm、56 nm、57 nm、58 nm、59 nm、60 nm、61nm、62 nm、63 nm、64 nm、65 nm、66 nm、67 nm、68 nm、69 nm、70 nm、71 nm、72 nm、73 nm、74nm、75 nm、76 nm、77 nm、78 nm、79 nm、80 nm、81 nm、82 nm、83 nm、84 nm、85 nm、86 nm、87nm、88 nm、89 nm、90 nm、91 nm、92 nm、93 nm、94 nm、95 nm、96 nm、97 nm、98 nm、99 nm或100 nm。在一些形式中，大孔可以具有以下平均尺寸：50 nm、51 nm、52 nm、52 nm、54 nm、55nm、56 nm、57 nm、58 nm、59 nm、60 nm、61 nm、62 nm、63 nm、64 nm、65 nm、66 nm、67 nm、68nm、69 nm、70 nm、71 nm、72 nm、73 nm、74 nm、75 nm、76 nm、77 nm、78 nm、79 nm、80 nm、81nm、82 nm、83 nm、84 nm、85 nm、86 nm、87 nm、88 nm、89 nm、90 nm、91 nm、92 nm、93 nm、94nm、95 nm、96 nm、97 nm、98 nm、99 nm或100 nm。在一些形式中，大孔可以具有以下尺寸：50nm、51 nm、52 nm、52 nm、54 nm、55 nm、56 nm、57 nm、58 nm、59 nm、60 nm、61 nm、62 nm、63nm、64 nm、65 nm、66 nm、67 nm、68 nm、69 nm、70 nm、71 nm、72 nm、73 nm、74 nm、75 nm、76nm、77 nm、78 nm、79 nm、80 nm、81 nm、82 nm、83 nm、84 nm、85 nm、86 nm、87 nm、88 nm、89nm、90 nm、91 nm、92 nm、93 nm、94 nm、95 nm、96 nm、97 nm、98 nm、99 nm或100 nm

在一些形式中，大孔的平均尺寸可在以下范围：约100 nm–50 nm、约99 nm–50 nm、约98nm–50 nm、约97 nm–50 nm、约96 nm–50 nm、约95 nm–50 nm、约94 nm–50 nm、约93 nm–50nm、约92 nm–50 nm、约91 nm–50 nm、约90 nm–50 nm、约89 nm–50 nm、约88 nm–50 nm、约87nm–50 nm、约86 nm–50 nm、约85 nm–50 nm、约84 nm–50 nm、约83 nm–50 nm、约82 nm–50nm、约81 nm–50 nm、约80 nm–50 nm、约79 nm–50 nm、约78 nm–50 nm、约77 nm–50 nm、约76nm–50 nm、约75 nm–50 nm、约74 nm–50 nm、约73 nm–50 nm、约72 nm–50 nm、约71 nm–50nm、约70 nm–50 nm、约69 nm–50 nm、约68 nm–50 nm、约67 nm–50 nm、约66 nm–50 nm、约65nm–50 nm、约64 nm–50 nm、约63 nm–50 nm、约62 nm–50 nm、约61 nm–50 nm、约60 nm–50nm、约59 nm–50 nm、约58 nm–50 nm、约57 nm–50 nm、约56 nm–50 nm、约55 nm–50 nm、约54nm–50 nm、约53 nm–50 nm、约52 nm–50 nm、约51 nm–50 nm、约100 nm–54 nm、约99 nm–54nm、约98 nm–54 nm、约97 nm–54 nm、约96 nm–54 nm、约95 nm–54 nm、约94 nm–54 nm、约93nm–54 nm、约92 nm–54 nm、约91 nm–54 nm、约90 nm–54 nm、约89 nm–54 nm、约88 nm–54nm、约87 nm–54 nm、约86 nm–54 nm、约85 nm–54 nm、约84 nm–54 nm、约83 nm–54 nm、约82nm–54 nm、约81 nm–54 nm、约80 nm–54 nm、约79 nm–54 nm、约78 nm–54 nm、约77 nm–54nm、约76 nm–54 nm、约75 nm–54 nm、约74 nm–54 nm、约73 nm–54 nm、约72 nm–54 nm、约71nm–54 nm、约70 nm–54 nm、约69 nm–54 nm、约68 nm–54 nm、约67 nm–54 nm、约66 nm–54nm、约65 nm–54 nm、约64 nm–54 nm、约63 nm–54 nm、约62 nm–54 nm、约61 nm–54 nm、约60nm–54 nm、约59 nm–54 nm、约58 nm–54 nm、约57 nm–54 nm、约56 nm–54 nm、约55 nm–54nm、约54 nm–54 nm、约53 nm–54 nm、约52 nm–54 nm、约51 nm–54 nm、约100 nm–58 nm、约99 nm–58 nm、约98 nm–58 nm、约97 nm–58 nm、约96 nm–58 nm、约95 nm–58 nm、约94 nm–58 nm、约93 nm–58 nm、约92 nm–58 nm、约91 nm–58 nm、约90 nm–58 nm、约89 nm–58 nm、约88 nm–58 nm、约87 nm–58 nm、约86 nm–58 nm、约85 nm–58 nm、约84 nm–58 nm、约83nm–58 nm、约82 nm–58 nm、约81 nm–58 nm、约80 nm–58 nm、约79 nm–58 nm、约78 nm–58nm、约77 nm–58 nm、约76 nm–58 nm、约75 nm–58 nm、约74 nm–58 nm、约73 nm–58 nm、约72nm–58 nm、约71 nm–58 nm、约70 nm–58 nm、约69 nm–58 nm、约68 nm–58 nm、约67 nm–58nm、约66 nm–58 nm、约65 nm–58 nm、约64 nm–58 nm、约63 nm–58 nm、约62 nm–58 nm、约61nm–58 nm、约60 nm–58 nm、约59 nm–58 nm、约100 nm–65 nm、约99 nm–65 nm、约98 nm–65nm、约97 nm–65 nm、约96 nm–65 nm、约95 nm–65 nm、约94 nm–65 nm、约93 nm–65 nm、约92nm–65 nm、约91 nm–65 nm、约90 nm–65 nm、约89 nm–65 nm、约88 nm–65 nm、约87 nm–65nm、约86 nm–65 nm、约85 nm–65 nm、约84 nm–65 nm、约83 nm–65 nm、约82 nm–65 nm、约81nm–65 nm、约80 nm–65 nm、约79 nm–65 nm、约78 nm–65 nm、约77 nm–65 nm、约76 nm–65nm、约75 nm–65 nm、约74 nm–65 nm、约73 nm–65 nm、约72 nm–65 nm、约71 nm–65 nm、约70nm–65 nm、约69 nm–65 nm、约68 nm–65 nm、约67 nm–65 nm、约66 nm–65 nm、约100 nm–75nm、约99 nm–75 nm、约98 nm–75 nm、约97 nm–75 nm、约96 nm–75 nm、约95 nm–75 nm、约94nm–75 nm、约93 nm–75 nm、约92 nm–75 nm、约91 nm–75 nm、约90 nm–75 nm、约89 nm–75nm、约88 nm–75 nm、约87 nm–75 nm、约86 nm–75 nm、约85 nm–75 nm、约84 nm–75 nm、约83nm–75 nm、约82 nm–75 nm、约81 nm–75 nm、约80 nm–75 nm、约79 nm–75 nm、约78 nm–75nm、约77 nm–75 nm、约76 nm–75 nm、、约100 nm–85 nm、约99 nm–85 nm、约98 nm–85 nm、约97 nm–85 nm、约96 nm–85 nm、约95 nm–85 nm、约94 nm–85 nm、约93 nm–85 nm、约92 nm–85 nm、约91 nm–85 nm、约90 nm–85 nm、约89 nm–85 nm、约88 nm–85 nm、约87 nm–85 nm、约86 nm–85 nm、约100 nm–95 nm、约99 nm–95 nm、约98 nm–95 nm、约97 nm–95 nm、约96nm–95 nm。

在一些形式中，大孔的尺寸可在以下范围：约100 nm–50 nm、约99 nm–50 nm、约98nm–50 nm、约97 nm–50 nm、约96 nm–50 nm、约95 nm–50 nm、约94 nm–50 nm、约93 nm–50nm、约92 nm–50 nm、约91 nm–50 nm、约90 nm–50 nm、约89 nm–50 nm、约88 nm–50 nm、约87nm–50 nm、约86 nm–50 nm、约85 nm–50 nm、约84 nm–50 nm、约83 nm–50 nm、约82 nm–50nm、约81 nm–50 nm、约80 nm–50 nm、约79 nm–50 nm、约78 nm–50 nm、约77 nm–50 nm、约76nm–50 nm、约75 nm–50 nm、约74 nm–50 nm、约73 nm–50 nm、约72 nm–50 nm、约71 nm–50nm、约70 nm–50 nm、约69 nm–50 nm、约68 nm–50 nm、约67 nm–50 nm、约66 nm–50 nm、约65nm–50 nm、约64 nm–50 nm、约63 nm–50 nm、约62 nm–50 nm、约61 nm–50 nm、约60 nm–50nm、约59 nm–50 nm、约58 nm–50 nm、约57 nm–50 nm、约56 nm–50 nm、约55 nm–50 nm、约54nm–50 nm、约53 nm–50 nm、约52 nm–50 nm、约51 nm–50 nm、约100 nm–54 nm、约99 nm–54nm、约98 nm–54 nm、约97 nm–54 nm、约96 nm–54 nm、约95 nm–54 nm、约94 nm–54 nm、约93nm–54 nm、约92 nm–54 nm、约91 nm–54 nm、约90 nm–54 nm、约89 nm–54 nm、约88 nm–54nm、约87 nm–54 nm、约86 nm–54 nm、约85 nm–54 nm、约84 nm–54 nm、约83 nm–54 nm、约82nm–54 nm、约81 nm–54 nm、约80 nm–54 nm、约79 nm–54 nm、约78 nm–54 nm、约77 nm–54nm、约76 nm–54 nm、约75 nm–54 nm、约74 nm–54 nm、约73 nm–54 nm、约72 nm–54 nm、约71nm–54 nm、约70 nm–54 nm、约69 nm–54 nm、约68 nm–54 nm、约67 nm–54 nm、约66 nm–54nm、约65 nm–54 nm、约64 nm–54 nm、约63 nm–54 nm、约62 nm–54 nm、约61 nm–54 nm、约60nm–54 nm、约59 nm–54 nm、约58 nm–54 nm、约57 nm–54 nm、约56 nm–54 nm、约55 nm–54nm、约54 nm–54 nm、约53 nm–54 nm、约52 nm–54 nm、约51 nm–54 nm、约100 nm–58 nm、约99 nm–58 nm、约98 nm–58 nm、约97 nm–58 nm、约96 nm–58 nm、约95 nm–58 nm、约94 nm–58 nm、约93 nm–58 nm、约92 nm–58 nm、约91 nm–58 nm、约90 nm–58 nm、约89 nm–58 nm、约88 nm–58 nm、约87 nm–58 nm、约86 nm–58 nm、约85 nm–58 nm、约84 nm–58 nm、约83nm–58 nm、约82 nm–58 nm、约81 nm–58 nm、约80 nm–58 nm、约79 nm–58 nm、约78 nm–58nm、约77 nm–58 nm、约76 nm–58 nm、约75 nm–58 nm、约74 nm–58 nm、约73 nm–58 nm、约72nm–58 nm、约71 nm–58 nm、约70 nm–58 nm、约69 nm–58 nm、约68 nm–58 nm、约67 nm–58nm、约66 nm–58 nm、约65 nm–58 nm、约64 nm–58 nm、约63 nm–58 nm、约62 nm–58 nm、约61nm–58 nm、约60 nm–58 nm、约59 nm–58 nm、约100 nm–65 nm、约99 nm–65 nm、约98 nm–65nm、约97 nm–65 nm、约96 nm–65 nm、约95 nm–65 nm、约94 nm–65 nm、约93 nm–65 nm、约92nm–65 nm、约91 nm–65 nm、约90 nm–65 nm、约89 nm–65 nm、约88 nm–65 nm、约87 nm–65nm、约86 nm–65 nm、约85 nm–65 nm、约84 nm–65 nm、约83 nm–65 nm、约82 nm–65 nm、约81nm–65 nm、约80 nm–65 nm、约79 nm–65 nm、约78 nm–65 nm、约77 nm–65 nm、约76 nm–65nm、约75 nm–65 nm、约74 nm–65 nm、约73 nm–65 nm、约72 nm–65 nm、约71 nm–65 nm、约70nm–65 nm、约69 nm–65 nm、约68 nm–65 nm、约67 nm–65 nm、约66 nm–65 nm、约100 nm–75nm、约99 nm–75 nm、约98 nm–75 nm、约97 nm–75 nm、约96 nm–75 nm、约95 nm–75 nm、约94nm–75 nm、约93 nm–75 nm、约92 nm–75 nm、约91 nm–75 nm、约90 nm–75 nm、约89 nm–75nm、约88 nm–75 nm、约87 nm–75 nm、约86 nm–75 nm、约85 nm–75 nm、约84 nm–75 nm、约83nm–75 nm、约82 nm–75 nm、约81 nm–75 nm、约80 nm–75 nm、约79 nm–75 nm、约78 nm–75nm、约77 nm–75 nm、约76 nm–75 nm、、约100 nm–85 nm、约99 nm–85 nm、约98 nm–85 nm、约97 nm–85 nm、约96 nm–85 nm、约95 nm–85 nm、约94 nm–85 nm、约93 nm–85 nm、约92 nm–85 nm、约91 nm–85 nm、约90 nm–85 nm、约89 nm–85 nm、约88 nm–85 nm、约87 nm–85 nm、约86 nm–85 nm、约100 nm–95 nm、约99 nm–95 nm、约98 nm–95 nm、约97 nm–95 nm、约96nm–95 nm。

在一些形式中，大孔的平均尺寸可在以下范围：约100 nm–50 nm、约99 nm–50 nm、约98 nm–50 nm、约97 nm–50 nm、约96 nm–50 nm、约95 nm–50 nm、约94 nm–50 nm、约93nm–50 nm、约92 nm–50 nm、约91 nm–50 nm、约90 nm–50 nm、约89 nm–50 nm、约88 nm–50nm、约87 nm–50 nm、约86 nm–50 nm、约85 nm–50 nm、约84 nm–50 nm、约83 nm–50 nm、约82nm–50 nm、约81 nm–50 nm、约80 nm–50 nm、约79 nm–50 nm、约78 nm–50 nm、约77 nm–50nm、约76 nm–50 nm、约75 nm–50 nm、约74 nm–50 nm、约73 nm–50 nm、约72 nm–50 nm、约71nm–50 nm、约70 nm–50 nm、约69 nm–50 nm、约68 nm–50 nm、约67 nm–50 nm、约66 nm–50nm、约65 nm–50 nm、约64 nm–50 nm、约63 nm–50 nm、约62 nm–50 nm、约61 nm–50 nm、约60nm–50 nm、约59 nm–50 nm、约58 nm–50 nm、约57 nm–50 nm、约56 nm–50 nm、约55 nm–50nm、约54 nm–50 nm、约53 nm–50 nm、约52 nm–50 nm、约51 nm–50 nm、约100 nm–54 nm、约99 nm–54 nm、约98 nm–54 nm、约97 nm–54 nm、约96 nm–54 nm、约95 nm–54 nm、约94 nm–54 nm、约93 nm–54 nm、约92 nm–54 nm、约91 nm–54 nm、约90 nm–54 nm、约89 nm–54 nm、约88 nm–54 nm、约87 nm–54 nm、约86 nm–54 nm、约85 nm–54 nm、约84 nm–54 nm、约83nm–54 nm、约82 nm–54 nm、约81 nm–54 nm、约80 nm–54 nm、约79 nm–54 nm、约78 nm–54nm、约77 nm–54 nm、约76 nm–54 nm、约75 nm–54 nm、约74 nm–54 nm、约73 nm–54 nm、约72nm–54 nm、约71 nm–54 nm、约70 nm–54 nm、约69 nm–54 nm、约68 nm–54 nm、约67 nm–54nm、约66 nm–54 nm、约65 nm–54 nm、约64 nm–54 nm、约63 nm–54 nm、约62 nm–54 nm、约61nm–54 nm、约60 nm–54 nm、约59 nm–54 nm、约58 nm–54 nm、约57 nm–54 nm、约56 nm–54nm、约55 nm–54 nm、约54 nm–54 nm、约53 nm–54 nm、约52 nm–54 nm、约51 nm–54 nm、约100 nm–58 nm、约99 nm–58 nm、约98 nm–58 nm、约97 nm–58 nm、约96 nm–58 nm、约95 nm–58 nm、约94 nm–58 nm、约93 nm–58 nm、约92 nm–58 nm、约91 nm–58 nm、约90 nm–58 nm、约89 nm–58 nm、约88 nm–58 nm、约87 nm–58 nm、约86 nm–58 nm、约85 nm–58 nm、约84nm–58 nm、约83 nm–58 nm、约82 nm–58 nm、约81 nm–58 nm、约80 nm–58 nm、约79 nm–58nm、约78 nm–58 nm、约77 nm–58 nm、约76 nm–58 nm、约75 nm–58 nm、约74 nm–58 nm、约73nm–58 nm、约72 nm–58 nm、约71 nm–58 nm、约70 nm–58 nm、约69 nm–58 nm、约68 nm–58nm、约67 nm–58 nm、约66 nm–58 nm、约65 nm–58 nm、约64 nm–58 nm、约63 nm–58 nm、约62nm–58 nm、约61 nm–58 nm、约60 nm–58 nm、约59 nm–58 nm、约100 nm–65 nm、约99 nm–65nm、约98 nm–65 nm、约97 nm–65 nm、约96 nm–65 nm、约95 nm–65 nm、约94 nm–65 nm、约93nm–65 nm、约92 nm–65 nm、约91 nm–65 nm、约90 nm–65 nm、约89 nm–65 nm、约88 nm–65nm、约87 nm–65 nm、约86 nm–65 nm、约85 nm–65 nm、约84 nm–65 nm、约83 nm–65 nm、约82nm–65 nm、约81 nm–65 nm、约80 nm–65 nm、约79 nm–65 nm、约78 nm–65 nm、约77 nm–65nm、约76 nm–65 nm、约75 nm–65 nm、约74 nm–65 nm、约73 nm–65 nm、约72 nm–65 nm、约71nm–65 nm、约70 nm–65 nm、约69 nm–65 nm、约68 nm–65 nm、约67 nm–65 nm、约66 nm–65nm、约100 nm–75 nm、约99 nm–75 nm、约98 nm–75 nm、约97 nm–75 nm、约96 nm–75 nm、约95 nm–75 nm、约94 nm–75 nm、约93 nm–75 nm、约92 nm–75 nm、约91 nm–75 nm、约90 nm–75 nm、约89 nm–75 nm、约88 nm–75 nm、约87 nm–75 nm、约86 nm–75 nm、约85 nm–75 nm、约84 nm–75 nm、约83 nm–75 nm、约82 nm–75 nm、约81 nm–75 nm、约80 nm–75 nm、约79nm–75 nm、约78 nm–75 nm、约77 nm–75 nm、约76 nm–75 nm、、约100 nm–85 nm、约99 nm–85nm、约98 nm–85 nm、约97 nm–85 nm、约96 nm–85 nm、约95 nm–85 nm、约94 nm–85 nm、约93nm–85 nm、约92 nm–85 nm、约91 nm–85 nm、约90 nm–85 nm、约89 nm–85 nm、约88 nm–85nm、约87 nm–85 nm、约86 nm–85 nm、约100 nm–95 nm、约99 nm–95 nm、约98 nm–95 nm、约97 nm–95 nm、约96 nm–95 nm。

在一些情况下，碳基催化剂片仅包含多个微孔。在一些其它情况下，碳基催化剂片仅包含多个中孔和大孔。在又其它的情况下，碳基催化剂片包含多个微孔、中孔和大孔。

所述的碳基催化剂包括多个如本文所述的片，其通常是具有尺寸(长度和/或宽度)例如在约1至1600 nm、1至900 nm、1至800 nm、1至700 nm、1至600 nm、1至500 nm、1至400 nm、1至300 nm、1至200 nm、1至160 nm或1至1 nm范围的纳米片。

碳基催化剂片可以各自具有平均尺寸在约1,000 nm-1 nm的范围的板状结构。在一些形式中，板状结构可具有在约1,000 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约800 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约600 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约400 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约200 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有1,000 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有800 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有600 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有400 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有200 nm-1 nm范围的尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约1,000 nm-1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约800 nm-1nm范围的平均尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约600 nm-1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约400 nm-1 nm范围的平均尺寸。在一些形式中，板状结构可具有在约200 nm-1 nm范围的平均尺寸。

在一些形式中，板状结构可具有以下的平均尺寸：约1 nm、2 nm、4 nm、6 nm、8 nm、10 nm、12 nm、14 nm、16 nm、18 nm、20 nm、25 nm、30 nm、35 nm、40 nm、45 nm、50 nm、55nm、60 nm、70 nm、80 nm、90 nm、100 nm、120 nm、140 nm、160 nm、180 nm、200 nm、250 nm、300 nm、350 nm、400 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm或1,000 nm。在一些形式中，板状结构可具有以下的尺寸：约1 nm、2 nm、4 nm、6 nm、8 nm、10 nm、12 nm、14 nm、16nm、18 nm、20 nm、25 nm、30 nm、35 nm、40 nm、45 nm、50 nm、55 nm、60 nm、70 nm、80 nm、90nm、100 nm、120 nm、140 nm、160 nm、180 nm、200 nm、250 nm、300 nm、350 nm、400 nm、500nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm或1,000 nm。在一些形式中，板状结构可具有以下的平均尺寸：1 nm、2 nm、4 nm、6 nm、8 nm、10 nm、12 nm、14 nm、16 nm、18 nm、20 nm、25 nm、30nm、35 nm、40 nm、45 nm、50 nm、55 nm、60 nm、70 nm、80 nm、90 nm、100 nm、120 nm、140nm、160 nm、180 nm、200 nm、250 nm、300 nm、350 nm、400 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800nm、900 nm或1,000 nm。在一些形式中，板状结构可具有以下的尺寸：1 nm、2 nm、4 nm、6nm、8 nm、10 nm、12 nm、14 nm、16 nm、18 nm、20 nm、25 nm、30 nm、35 nm、40 nm、45 nm、50nm、55 nm、60 nm、70 nm、80 nm、90 nm、100 nm、120 nm、140 nm、160 nm、180 nm、200 nm、250 nm、300 nm、350 nm、400 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm或1,000 nm。

在一些形式中，板状结构的平均尺寸可在以下范围：约1,000 nm–1 nm、约800 nm–1 nm、约600 nm–1 nm、约400 nm–1 nm、约300 nm–1 nm、约200 nm–1 nm、约160 nm–1 nm、约120 nm–1 nm、约90 nm–1 nm、约70 nm–1 nm、约60 nm–1 nm、约50 nm–1 nm、约40 nm–1 nm、约30 nm–1 nm、约20 nm–1 nm、约16 nm–1 nm、约12 nm–1 nm、约8 nm–1 nm、约4 nm–1 nm、约1,000 nm–4 nm、约800 nm–4 nm、约600 nm–4 nm、约400 nm–4 nm、约300 nm–4 nm、约200nm–4 nm、约160 nm–4 nm、约120 nm–4 nm、约90 nm–4 nm、约70 nm–4 nm、约60 nm–4 nm、约50 nm–4 nm、约40 nm–4 nm、约30 nm–4 nm、约20 nm–4 nm、约16 nm–4 nm、约12 nm–4 nm、约8 nm–4 nm、约1,000 nm–8 nm、约800 nm–8 nm、约600 nm–8 nm、约400 nm–8 nm、约300nm–8 nm、约200 nm–8 nm、约160 nm–8 nm、约120 nm–8 nm、约90 nm–8 nm、约70 nm–8 nm、约60 nm–8 nm、约50 nm–8 nm、约40 nm–8 nm、约30 nm–8 nm、约20 nm–8 nm、约16 nm–8nm、约12 nm–8 nm、约1,000 nm–12 nm、约800 nm–12 nm、约600 nm–12 nm、约400 nm–12nm、约300 nm–12 nm、约200 nm–12 nm、约160 nm–12 nm、约120 nm–12 nm、约90 nm–12 nm、约70 nm–12 nm、约60 nm–12 nm、约50 nm–12 nm、约40 nm–12 nm、约30 nm–12 nm、约20nm–12 nm、约16 nm–12 nm、约1,000 nm–16 nm、约800 nm–16 nm、约600 nm–16 nm、约400nm–16 nm、约300 nm–16 nm、约200 nm–16 nm、约160 nm–16 nm、约120 nm–16 nm、约90 nm–16 nm、约70 nm–16 nm、约60 nm–16 nm、约50 nm–16 nm、约40 nm–16 nm、约30 nm–16 nm、约20 nm–16 nm、约1,000 nm–20 nm、约800 nm–20 nm、约600 nm–20 nm、约400 nm–20 nm、约300 nm–20 nm、约200 nm–20 nm、约160 nm–20 nm、约120 nm–20 nm、约90 nm–20 nm、约70 nm–20 nm、约60 nm–20 nm、约50 nm–20 nm、约40 nm–20 nm、约30 nm–20 nm、约1,000nm–30 nm、约800 nm–30 nm、约600 nm–30 nm、约400 nm–30 nm、约300 nm–30 nm、约200nm–30 nm、约160 nm–30 nm、约120 nm–30 nm、约90 nm–30 nm、约70 nm–30 nm、约60 nm–30nm、约50 nm–30 nm、约40 nm–30 nm、约1,000 nm–40 nm、约800 nm–40 nm、约600 nm–40nm、约400 nm–40 nm、约300 nm–40 nm、约200 nm–40 nm、约160 nm–40 nm、约120 nm–40nm、约90 nm–40 nm、约70 nm–40 nm、约60 nm–40 nm、约50 nm–40 nm、约1,000 nm–50 nm、约800 nm–50 nm、约600 nm–50 nm、约400 nm–50 nm、约300 nm–50 nm、约200 nm–50 nm、约160 nm–50 nm、约120 nm–50 nm、约90 nm–50 nm、约70 nm–50 nm、约60 nm–50 nm、约1,000nm–60 nm、约800 nm–60 nm、约600 nm–60 nm、约400 nm–60 nm、约300 nm–60 nm、约200nm–60 nm、约160 nm–60 nm、约120 nm–60 nm、约90 nm–60 nm、约70 nm–60 nm、约1,000nm–70 nm、约800 nm–70 nm、约600 nm–70 nm、约400 nm–70 nm、约300 nm–70 nm、约200nm–70 nm、约160 nm–70 nm、约120 nm–70 nm、约90 nm–70 nm、约1,000 nm–90 nm、约800nm–90 nm、约600 nm–90 nm、约400 nm–90 nm、约300 nm–90 nm、约200 nm–90 nm、约160nm–90 nm、约120 nm–90 nm、约1,000 nm–120 nm、约800 nm–120 nm、约600 nm–120 nm、约400 nm–120 nm、约300 nm–120 nm、约200 nm–120 nm、约160 nm–120 nm、约1,000 nm–160nm、约800 nm–160 nm、约600 nm–160 nm、约400 nm–160 nm、约300 nm–160 nm、约200 nm–160 nm、约1,000 nm–200 nm、约800 nm–200 nm、约600 nm–200 nm、约400 nm–200 nm、约300 nm–200 nm、约1,000 nm–300 nm、约800 nm–300 nm、约600 nm–300 nm、约400 nm–300nm、约1,000 nm–400 nm、约800 nm–400 nm、约600 nm–400 nm、约1,000 nm–600 nm、约800nm–600 nm或约1,000 nm–800 nm。

在一些形式中，板状结构的尺寸可在以下范围：约1,000 nm–1 nm、约800 nm–1nm、约600 nm–1 nm、约400 nm–1 nm、约300 nm–1 nm、约200 nm–1 nm、约160 nm–1 nm、约120 nm–1 nm、约90 nm–1 nm、约70 nm–1 nm、约60 nm–1 nm、约50 nm–1 nm、约40 nm–1 nm、约30 nm–1 nm、约20 nm–1 nm、约16 nm–1 nm、约12 nm–1 nm、约8 nm–1 nm、约4 nm–1 nm、约1,000 nm–4 nm、约800 nm–4 nm、约600 nm–4 nm、约400 nm–4 nm、约300 nm–4 nm、约200nm–4 nm、约160 nm–4 nm、约120 nm–4 nm、约90 nm–4 nm、约70 nm–4 nm、约60 nm–4 nm、约50 nm–4 nm、约40 nm–4 nm、约30 nm–4 nm、约20 nm–4 nm、约16 nm–4 nm、约12 nm–4 nm、约8 nm–4 nm、约1,000 nm–8 nm、约800 nm–8 nm、约600 nm–8 nm、约400 nm–8 nm、约300nm–8 nm、约200 nm–8 nm、约160 nm–8 nm、约120 nm–8 nm、约90 nm–8 nm、约70 nm–8 nm、约60 nm–8 nm、约50 nm–8 nm、约40 nm–8 nm、约30 nm–8 nm、约20 nm–8 nm、约16 nm–8nm、约12 nm–8 nm、约1,000 nm–12 nm、约800 nm–12 nm、约600 nm–12 nm、约400 nm–12nm、约300 nm–12 nm、约200 nm–12 nm、约160 nm–12 nm、约120 nm–12 nm、约90 nm–12 nm、约70 nm–12 nm、约60 nm–12 nm、约50 nm–12 nm、约40 nm–12 nm、约30 nm–12 nm、约20nm–12 nm、约16 nm–12 nm、约1,000 nm–16 nm、约800 nm–16 nm、约600 nm–16 nm、约400nm–16 nm、约300 nm–16 nm、约200 nm–16 nm、约160 nm–16 nm、约120 nm–16 nm、约90 nm–16 nm、约70 nm–16 nm、约60 nm–16 nm、约50 nm–16 nm、约40 nm–16 nm、约30 nm–16 nm、约20 nm–16 nm、约1,000 nm–20 nm、约800 nm–20 nm、约600 nm–20 nm、约400 nm–20 nm、约300 nm–20 nm、约200 nm–20 nm、约160 nm–20 nm、约120 nm–20 nm、约90 nm–20 nm、约70 nm–20 nm、约60 nm–20 nm、约50 nm–20 nm、约40 nm–20 nm、约30 nm–20 nm、约1,000nm–30 nm、约800 nm–30 nm、约600 nm–30 nm、约400 nm–30 nm、约300 nm–30 nm、约200nm–30 nm、约160 nm–30 nm、约120 nm–30 nm、约90 nm–30 nm、约70 nm–30 nm、约60 nm–30nm、约50 nm–30 nm、约40 nm–30 nm、约1,000 nm–40 nm、约800 nm–40 nm、约600 nm–40nm、约400 nm–40 nm、约300 nm–40 nm、约200 nm–40 nm、约160 nm–40 nm、约120 nm–40nm、约90 nm–40 nm、约70 nm–40 nm、约60 nm–40 nm、约50 nm–40 nm、约1,000 nm–50 nm、约800 nm–50 nm、约600 nm–50 nm、约400 nm–50 nm、约300 nm–50 nm、约200 nm–50 nm、约160 nm–50 nm、约120 nm–50 nm、约90 nm–50 nm、约70 nm–50 nm、约60 nm–50 nm、约1,000nm–60 nm、约800 nm–60 nm、约600 nm–60 nm、约400 nm–60 nm、约300 nm–60 nm、约200nm–60 nm、约160 nm–60 nm、约120 nm–60 nm、约90 nm–60 nm、约70 nm–60 nm、约1,000nm–70 nm、约800 nm–70 nm、约600 nm–70 nm、约400 nm–70 nm、约300 nm–70 nm、约200nm–70 nm、约160 nm–70 nm、约120 nm–70 nm、约90 nm–70 nm、约1,000 nm–90 nm、约800nm–90 nm、约600 nm–90 nm、约400 nm–90 nm、约300 nm–90 nm、约200 nm–90 nm、约160nm–90 nm、约120 nm–90 nm、约1,000 nm–120 nm、约800 nm–120 nm、约600 nm–120 nm、约400 nm–120 nm、约300 nm–120 nm、约200 nm–120 nm、约160 nm–120 nm、约1,000 nm–160nm、约800 nm–160 nm、约600 nm–160 nm、约400 nm–160 nm、约300 nm–160 nm、约200 nm–160 nm、约1,000 nm–200 nm、约800 nm–200 nm、约600 nm–200 nm、约400 nm–200 nm、约300 nm–200 nm、约1,000 nm–300 nm、约800 nm–300 nm、约600 nm–300 nm、约400 nm–300nm、约1,000 nm–400 nm、约800 nm–400 nm、约600 nm–400 nm、约1,000 nm–600 nm、约800nm–600 nm或约1,000 nm–800 nm。

在一些形式中，板状结构的平均尺寸可在以下范围：1,000 nm–1 nm、800 nm–1nm、600 nm–1 nm、400 nm–1 nm、300 nm–1 nm、200 nm–1 nm、160 nm–1 nm、120 nm–1 nm、90nm–1 nm、70 nm–1 nm、60 nm–1 nm、50 nm–1 nm、40 nm–1 nm、30 nm–1 nm、20 nm–1 nm、16nm–1 nm、12 nm–1 nm、8 nm–1 nm、4 nm–1 nm、1,000 nm–4 nm、800 nm–4 nm、600 nm–4 nm、400 nm–4 nm、300 nm–4 nm、200 nm–4 nm、160 nm–4 nm、120 nm–4 nm、90 nm–4 nm、70 nm–4 nm、60 nm–4 nm、50 nm–4 nm、40 nm–4 nm、30 nm–4 nm、20 nm–4 nm、16 nm–4 nm、12 nm–4 nm、8 nm–4 nm、1,000 nm–8 nm、800 nm–8 nm、600 nm–8 nm、400 nm–8 nm、300 nm–8 nm、200 nm–8 nm、160 nm–8 nm、120 nm–8 nm、90 nm–8 nm、70 nm–8 nm、60 nm–8 nm、50 nm–8nm、40 nm–8 nm、30 nm–8 nm、20 nm–8 nm、16 nm–8 nm、12 nm–8 nm、1,000 nm–12 nm、800nm–12 nm、600 nm–12 nm、400 nm–12 nm、300 nm–12 nm、200 nm–12 nm、160 nm–12 nm、120nm–12 nm、90 nm–12 nm、70 nm–12 nm、60 nm–12 nm、50 nm–12 nm、40 nm–12 nm、30 nm–12nm、20 nm–12 nm、16 nm–12 nm、1,000 nm–16 nm、800 nm–16 nm、600 nm–16 nm、400 nm–16nm、300 nm–16 nm、200 nm–16 nm、160 nm–16 nm、120 nm–16 nm、90 nm–16 nm、70 nm–16nm、60 nm–16 nm、50 nm–16 nm、40 nm–16 nm、30 nm–16 nm、20 nm–16 nm、1,000 nm–20nm、800 nm–20 nm、600 nm–20 nm、400 nm–20 nm、300 nm–20 nm、200 nm–20 nm、160 nm–20nm、120 nm–20 nm、90 nm–20 nm、70 nm–20 nm、60 nm–20 nm、50 nm–20 nm、40 nm–20 nm、30 nm–20 nm、1,000 nm–30 nm、800 nm–30 nm、600 nm–30 nm、400 nm–30 nm、300 nm–30nm、200 nm–30 nm、160 nm–30 nm、120 nm–30 nm、90 nm–30 nm、70 nm–30 nm、60 nm–30nm、50 nm–30 nm、40 nm–30 nm、1,000 nm–40 nm、800 nm–40 nm、600 nm–40 nm、400 nm–40nm、300 nm–40 nm、200 nm–40 nm、160 nm–40 nm、120 nm–40 nm、90 nm–40 nm、70 nm–40nm、60 nm–40 nm、50 nm–40 nm、1,000 nm–50 nm、800 nm–50 nm、600 nm–50 nm、400 nm–50nm、300 nm–50 nm、200 nm–50 nm、160 nm–50 nm、120 nm–50 nm、90 nm–50 nm、70 nm–50nm、60 nm–50 nm、1,000 nm–60 nm、800 nm–60 nm、600 nm–60 nm、400 nm–60 nm、300 nm–60 nm、200 nm–60 nm、160 nm–60 nm、120 nm–60 nm、90 nm–60 nm、70 nm–60 nm、1,000nm–70 nm、800 nm–70 nm、600 nm–70 nm、400 nm–70 nm、300 nm–70 nm、200 nm–70 nm、160nm–70 nm、120 nm–70 nm、90 nm–70 nm、1,000 nm–90 nm、800 nm–90 nm、600 nm–90 nm、400 nm–90 nm、300 nm–90 nm、200 nm–90 nm、160 nm–90 nm、120 nm–90 nm、1,000 nm–120nm、800 nm–120 nm、600 nm–120 nm、400 nm–120 nm、300 nm–120 nm、200 nm–120 nm、160nm–120 nm、1,000 nm–160 nm、800 nm–160 nm、600 nm–160 nm、400 nm–160 nm、300 nm–160 nm、200 nm–160 nm、1,000 nm–200 nm、800 nm–200 nm、600 nm–200 nm、400 nm–200nm、300 nm–200 nm、1,000 nm–300 nm、800 nm–300 nm、600 nm–300 nm、400 nm–300 nm、1,000 nm–400 nm、800 nm–400 nm、600 nm–400 nm、1,000 nm–600 nm、800 nm–600 nm或1,000 nm–800 nm。

一种或多种碳基纳米片可以组合以形成板和/或板状结构(即微结构)，其中板状结构具有约50 nm-150 nm、约50 nm-125 nm、约50 nm-100 nm、约50 nm-75 nm、1 nm-30nm、约1 nm-25 nm、约1 nm-20 nm、约1 nm-15 nm、约1 nm-10 nm或约1 nm-5 nm之间的范围的厚度。

碳基催化剂片可以各自具有平均厚度在约150 nm-50 nm的范围的板状结构。在一些形式中，板状结构可具有在约150 nm-50 nm范围的厚度。在一些形式中，板状结构可具有在约150 nm-50 nm范围的平均厚度。在一些形式中，板状结构可具有在约150 nm-50 nm范围的平均厚度。在一些形式中，板状结构可具有在约150 nm-50 nm范围的厚度。在一些形式中，板状结构可具有在约150 nm-50 nm范围的厚度。在一些形式中，板状结构可具有在150nm-50 nm范围的厚度。在一些形式中，板状结构可具有在150 nm-50 nm范围的平均厚度。

在一些形式中，板状结构可具有以下的平均厚度：约50 nm、52 nm、54 nm、56 nm、58 nm、60 nm、62 nm、64 nm、66 nm、68 nm、70 nm、72 nm、74 nm、76 nm、78 nm、80 nm、82nm、84 nm、86 nm、88 nm、90 nm、92 nm、94 nm、96 nm、98 nm、100 nm、102 nm、104 nm、106nm、110 nm、115 nm、120 nm、125 nm、130 nm、135 nm、140 nm、145 nm或150 nm。在一些形式中，板状结构可具有以下的厚度：约50 nm、52 nm、54 nm、56 nm、58 nm、60 nm、62 nm、64nm、66 nm、68 nm、70 nm、72 nm、74 nm、76 nm、78 nm、80 nm、82 nm、84 nm、86 nm、88 nm、90nm、92 nm、94 nm、96 nm、98 nm、100 nm、102 nm、104 nm、106 nm、110 nm、115 nm、120 nm、125 nm、130 nm、135 nm、140 nm、145 nm或150 nm。在一些形式中，板状结构可具有以下的平均厚度：50 nm、52 nm、54 nm、56 nm、58 nm、60 nm、62 nm、64 nm、66 nm、68 nm、70 nm、72nm、74 nm、76 nm、78 nm、80 nm、82 nm、84 nm、86 nm、88 nm、90 nm、92 nm、94 nm、96 nm、98nm、100 nm、102 nm、104 nm、106 nm、110 nm、115 nm、120 nm、125 nm、130 nm、135 nm、140nm、145 nm或150 nm。在一些形式中，板状结构可具有以下的厚度：50 nm、52 nm、54 nm、56nm、58 nm、60 nm、62 nm、64 nm、66 nm、68 nm、70 nm、72 nm、74 nm、76 nm、78 nm、80 nm、82nm、84 nm、86 nm、88 nm、90 nm、92 nm、94 nm、96 nm、98 nm、100 nm、102 nm、104 nm、106nm、110 nm、115 nm、120 nm、125 nm、130 nm、135 nm、140 nm、145 nm或150 nm。

在一些形式中，板状结构的平均厚度可在以下范围：约150 nm–50 nm、约140 nm–50 nm、约130 nm–50 nm、约120 nm–50 nm、约110 nm–50 nm、约104 nm–50 nm、约100 nm–50nm、约96 nm–50 nm、约92 nm–50 nm、约88 nm–50 nm、约86 nm–50 nm、约82 nm–50 nm、约78nm–50 nm、约74 nm–50 nm、约70 nm–50 nm、约66 nm–50 nm、约62 nm–50 nm、约58 nm–50nm、约54 nm–50 nm、约150 nm–54 nm、约140 nm–54 nm、约130 nm–54 nm、约120 nm–54 nm、约110 nm–54 nm、约104 nm–54 nm、约100 nm–54 nm、约96 nm–54 nm、约92 nm–54 nm、约88nm–54 nm、约86 nm–54 nm、约82 nm–54 nm、约78 nm–54 nm、约74 nm–54 nm、约70 nm–54nm、约66 nm–54 nm、约62 nm–54 nm、约58 nm–54 nm、约150 nm–58 nm、约140 nm–58 nm、约130 nm–58 nm、约120 nm–58 nm、约110 nm–58 nm、约104 nm–58 nm、约100 nm–58 nm、约96nm–58 nm、约92 nm–58 nm、约88 nm–58 nm、约86 nm–58 nm、约82 nm–58 nm、约78 nm–58nm、约74 nm–58 nm、约70 nm–58 nm、约66 nm–58 nm、约62 nm–58 nm、约150 nm–62 nm、约140 nm–62 nm、约130 nm–62 nm、约120 nm–62 nm、约110 nm–62 nm、约104 nm–62 nm、约100 nm–62 nm、约96 nm–62 nm、约92 nm–62 nm、约88 nm–62 nm、约86 nm–62 nm、约82 nm–62 nm、约78 nm–62 nm、约74 nm–62 nm、约70 nm–62 nm、约66 nm–62 nm、约150 nm–66 nm、约140 nm–66 nm、约130 nm–66 nm、约120 nm–66 nm、约110 nm–66 nm、约104 nm–66 nm、约100 nm–66 nm、约96 nm–66 nm、约92 nm–66 nm、约88 nm–66 nm、约86 nm–66 nm、约82 nm–66 nm、约78 nm–66 nm、约74 nm–66 nm、约70 nm–66 nm、约150 nm–70 nm、约140 nm–70nm、约130 nm–70 nm、约120 nm–70 nm、约110 nm–70 nm、约104 nm–70 nm、约100 nm–70nm、约96 nm–70 nm、约92 nm–70 nm、约88 nm–70 nm、约86 nm–70 nm、约82 nm–70 nm、约78nm–70 nm、约74 nm–70 nm、约150 nm–74 nm、约140 nm–74 nm、约130 nm–74 nm、约120 nm–74 nm、约110 nm–74 nm、约104 nm–74 nm、约100 nm–74 nm、约96 nm–74 nm、约92 nm–74nm、约88 nm–74 nm、约86 nm–74 nm、约82 nm–74 nm、约78 nm–74 nm、约150 nm–78 nm、约140 nm–78 nm、约130 nm–78 nm、约120 nm–78 nm、约110 nm–78 nm、约104 nm–78 nm、约100 nm–78 nm、约96 nm–78 nm、约92 nm–78 nm、约88 nm–78 nm、约86 nm–78 nm、约82 nm–78 nm、约150 nm–82 nm、约140 nm–82 nm、约130 nm–82 nm、约120 nm–82 nm、约110 nm–82nm、约104 nm–82 nm、约100 nm–82 nm、约96 nm–82 nm、约92 nm–82 nm、约88 nm–82 nm、约86 nm–82 nm、约150 nm–86 nm、约140 nm–86 nm、约130 nm–86 nm、约120 nm–86 nm、约110nm–86 nm、约104 nm–86 nm、约100 nm–86 nm、约96 nm–86 nm、约92 nm–86 nm、约88 nm–86nm、约150 nm–88 nm、约140 nm–88 nm、约130 nm–88 nm、约120 nm–88 nm、约110 nm–88nm、约104 nm–88 nm、约100 nm–88 nm、约96 nm–88 nm、约92 nm–88 nm、约150 nm–92 nm、约140 nm–92 nm、约130 nm–92 nm、约120 nm–92 nm、约110 nm–92 nm、约104 nm–92 nm、约100 nm–92 nm、约96 nm–92 nm、约150 nm–96 nm、约140 nm–96 nm、约130 nm–96 nm、约120nm–96 nm、约110 nm–96 nm、约104 nm–96 nm、约100 nm–96 nm、约150 nm–100 nm、约140nm–100 nm、约130 nm–100 nm、约120 nm–100 nm、约110 nm–100 nm、约104 nm–100 nm、约150 nm–104 nm、约140 nm–104 nm、约130 nm–104 nm、约120 nm–104 nm、约110 nm–104nm、约150 nm–110 nm、约140 nm–110 nm、约130 nm–110 nm、约120 nm–110 nm、约150 nm–120 nm、约140 nm–120 nm、约130 nm–120 nm、约150 nm–130 nm、约140 nm–130 nm或约150nm–140 nm。

在一些形式中，板状结构的厚度可在以下范围：约150 nm–50 nm、约140 nm–50nm、约130 nm–50 nm、约120 nm–50 nm、约110 nm–50 nm、约104 nm–50 nm、约100 nm–50nm、约96 nm–50 nm、约92 nm–50 nm、约88 nm–50 nm、约86 nm–50 nm、约82 nm–50 nm、约78nm–50 nm、约74 nm–50 nm、约70 nm–50 nm、约66 nm–50 nm、约62 nm–50 nm、约58 nm–50nm、约54 nm–50 nm、约150 nm–54 nm、约140 nm–54 nm、约130 nm–54 nm、约120 nm–54 nm、约110 nm–54 nm、约104 nm–54 nm、约100 nm–54 nm、约96 nm–54 nm、约92 nm–54 nm、约88nm–54 nm、约86 nm–54 nm、约82 nm–54 nm、约78 nm–54 nm、约74 nm–54 nm、约70 nm–54nm、约66 nm–54 nm、约62 nm–54 nm、约58 nm–54 nm、约150 nm–58 nm、约140 nm–58 nm、约130 nm–58 nm、约120 nm–58 nm、约110 nm–58 nm、约104 nm–58 nm、约100 nm–58 nm、约96nm–58 nm、约92 nm–58 nm、约88 nm–58 nm、约86 nm–58 nm、约82 nm–58 nm、约78 nm–58nm、约74 nm–58 nm、约70 nm–58 nm、约66 nm–58 nm、约62 nm–58 nm、约150 nm–62 nm、约140 nm–62 nm、约130 nm–62 nm、约120 nm–62 nm、约110 nm–62 nm、约104 nm–62 nm、约100 nm–62 nm、约96 nm–62 nm、约92 nm–62 nm、约88 nm–62 nm、约86 nm–62 nm、约82 nm–62 nm、约78 nm–62 nm、约74 nm–62 nm、约70 nm–62 nm、约66 nm–62 nm、约150 nm–66 nm、约140 nm–66 nm、约130 nm–66 nm、约120 nm–66 nm、约110 nm–66 nm、约104 nm–66 nm、约100 nm–66 nm、约96 nm–66 nm、约92 nm–66 nm、约88 nm–66 nm、约86 nm–66 nm、约82 nm–66 nm、约78 nm–66 nm、约74 nm–66 nm、约70 nm–66 nm、约150 nm–70 nm、约140 nm–70nm、约130 nm–70 nm、约120 nm–70 nm、约110 nm–70 nm、约104 nm–70 nm、约100 nm–70nm、约96 nm–70 nm、约92 nm–70 nm、约88 nm–70 nm、约86 nm–70 nm、约82 nm–70 nm、约78nm–70 nm、约74 nm–70 nm、约150 nm–74 nm、约140 nm–74 nm、约130 nm–74 nm、约120 nm–74 nm、约110 nm–74 nm、约104 nm–74 nm、约100 nm–74 nm、约96 nm–74 nm、约92 nm–74nm、约88 nm–74 nm、约86 nm–74 nm、约82 nm–74 nm、约78 nm–74 nm、约150 nm–78 nm、约140 nm–78 nm、约130 nm–78 nm、约120 nm–78 nm、约110 nm–78 nm、约104 nm–78 nm、约100 nm–78 nm、约96 nm–78 nm、约92 nm–78 nm、约88 nm–78 nm、约86 nm–78 nm、约82 nm–78 nm、约150 nm–82 nm、约140 nm–82 nm、约130 nm–82 nm、约120 nm–82 nm、约110 nm–82nm、约104 nm–82 nm、约100 nm–82 nm、约96 nm–82 nm、约92 nm–82 nm、约88 nm–82 nm、约86 nm–82 nm、约150 nm–86 nm、约140 nm–86 nm、约130 nm–86 nm、约120 nm–86 nm、约110nm–86 nm、约104 nm–86 nm、约100 nm–86 nm、约96 nm–86 nm、约92 nm–86 nm、约88 nm–86nm、约150 nm–88 nm、约140 nm–88 nm、约130 nm–88 nm、约120 nm–88 nm、约110 nm–88nm、约104 nm–88 nm、约100 nm–88 nm、约96 nm–88 nm、约92 nm–88 nm、约150 nm–92 nm、约140 nm–92 nm、约130 nm–92 nm、约120 nm–92 nm、约110 nm–92 nm、约104 nm–92 nm、约100 nm–92 nm、约96 nm–92 nm、约150 nm–96 nm、约140 nm–96 nm、约130 nm–96 nm、约120nm–96 nm、约110 nm–96 nm、约104 nm–96 nm、约100 nm–96 nm、约150 nm–100 nm、约140nm–100 nm、约130 nm–100 nm、约120 nm–100 nm、约110 nm–100 nm、约104 nm–100 nm、约150 nm–104 nm、约140 nm–104 nm、约130 nm–104 nm、约120 nm–104 nm、约110 nm–104nm、约150 nm–110 nm、约140 nm–110 nm、约130 nm–110 nm、约120 nm–110 nm、约150 nm–120 nm、约140 nm–120 nm、约130 nm–120 nm、约150 nm–130 nm、约140 nm–130 nm或约150nm–140 nm。

在一些形式中，板状结构的平均厚度可在以下范围：150 nm–50 nm、140 nm–50nm、130 nm–50 nm、120 nm–50 nm、110 nm–50 nm、104 nm–50 nm、100 nm–50 nm、96 nm–50nm、92 nm–50 nm、88 nm–50 nm、86 nm–50 nm、82 nm–50 nm、78 nm–50 nm、74 nm–50 nm、70nm–50 nm、66 nm–50 nm、62 nm–50 nm、58 nm–50 nm、54 nm–50 nm、150 nm–54 nm、140 nm–54 nm、130 nm–54 nm、120 nm–54 nm、110 nm–54 nm、104 nm–54 nm、100 nm–54 nm、96 nm–54 nm、92 nm–54 nm、88 nm–54 nm、86 nm–54 nm、82 nm–54 nm、78 nm–54 nm、74 nm–54nm、70 nm–54 nm、66 nm–54 nm、62 nm–54 nm、58 nm–54 nm、150 nm–58 nm、140 nm–58 nm、130 nm–58 nm、120 nm–58 nm、110 nm–58 nm、104 nm–58 nm、100 nm–58 nm、96 nm–58 nm、92 nm–58 nm、88 nm–58 nm、86 nm–58 nm、82 nm–58 nm、78 nm–58 nm、74 nm–58 nm、70nm–58 nm、66 nm–58 nm、62 nm–58 nm、150 nm–62 nm、140 nm–62 nm、130 nm–62 nm、120nm–62 nm、110 nm–62 nm、104 nm–62 nm、100 nm–62 nm、96 nm–62 nm、92 nm–62 nm、88nm–62 nm、86 nm–62 nm、82 nm–62 nm、78 nm–62 nm、74 nm–62 nm、70 nm–62 nm、66 nm–62nm、150 nm–66 nm、140 nm–66 nm、130 nm–66 nm、120 nm–66 nm、110 nm–66 nm、104 nm–66nm、100 nm–66 nm、96 nm–66 nm、92 nm–66 nm、88 nm–66 nm、86 nm–66 nm、82 nm–66 nm、78 nm–66 nm、74 nm–66 nm、70 nm–66 nm、150 nm–70 nm、140 nm–70 nm、130 nm–70 nm、120 nm–70 nm、110 nm–70 nm、104 nm–70 nm、100 nm–70 nm、96 nm–70 nm、92 nm–70 nm、88 nm–70 nm、86 nm–70 nm、82 nm–70 nm、78 nm–70 nm、74 nm–70 nm、150 nm–74 nm、140nm–74 nm、130 nm–74 nm、120 nm–74 nm、110 nm–74 nm、104 nm–74 nm、100 nm–74 nm、96nm–74 nm、92 nm–74 nm、88 nm–74 nm、86 nm–74 nm、82 nm–74 nm、78 nm–74 nm、150 nm–78 nm、140 nm–78 nm、130 nm–78 nm、120 nm–78 nm、110 nm–78 nm、104 nm–78 nm、100nm–78 nm、96 nm–78 nm、92 nm–78 nm、88 nm–78 nm、86 nm–78 nm、82 nm–78 nm、150 nm–82 nm、140 nm–82 nm、130 nm–82 nm、120 nm–82 nm、110 nm–82 nm、104 nm–82 nm、100nm–82 nm、96 nm–82 nm、92 nm–82 nm、88 nm–82 nm、86 nm–82 nm、150 nm–86 nm、140 nm–86 nm、130 nm–86 nm、120 nm–86 nm、110 nm–86 nm、104 nm–86 nm、100 nm–86 nm、96 nm–86 nm、92 nm–86 nm、88 nm–86 nm、150 nm–88 nm、140 nm–88 nm、130 nm–88 nm、120 nm–88 nm、110 nm–88 nm、104 nm–88 nm、100 nm–88 nm、96 nm–88 nm、92 nm–88 nm、150 nm–92 nm、140 nm–92 nm、130 nm–92 nm、120 nm–92 nm、110 nm–92 nm、104 nm–92 nm、100nm–92 nm、96 nm–92 nm、150 nm–96 nm、140 nm–96 nm、130 nm–96 nm、120 nm–96 nm、110nm–96 nm、104 nm–96 nm、100 nm–96 nm、150 nm–100 nm、140 nm–100 nm、130 nm–100 nm、120 nm–100 nm、110 nm–100 nm、104 nm–100 nm、150 nm–104 nm、140 nm–104 nm、130 nm–104 nm、120 nm–104 nm、110 nm–104 nm、150 nm–110 nm、140 nm–110 nm、130 nm–110 nm、120 nm–110 nm、150 nm–120 nm、140 nm–120 nm、130 nm–120 nm、150 nm–130 nm、140 nm–130 nm或150 nm–140 nm。

C. 制造碳基片的方法

1. 碳基片的制备

在所公开的方法的一些形式中，由碳基片形成的碳基催化剂通过包括以下步骤的方法生产：

(a)将基于过渡金属的氧化剂溶液加入到选自间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺及其组合的单体的溶液中；通过氧化形成含氮聚合物；

(b)任选地将水和/或基于金属的盐溶液加入到步骤(a)中形成的含氮聚合物中；

(c)分离步骤(a)和(b)中形成的固体；以及

本文所述的方法不需要模板(即，无模板方法)来形成平坦的碳基片。

在该方法的一些形式中，所述基于过渡金属的氧化剂选自主要由FeCl₃组成的组，并且其中所述基于过渡金属的氧化剂是无水的。在一些形式中，基于过渡金属的氧化剂是FeCl₃。在一些形式中，基于过渡金属的氧化剂是无水FeCl₃。基于过渡金属的氧化剂溶液是含有基于过渡金属的氧化剂的溶液。基于过渡金属的氧化剂是具有过渡金属的化合物，其中过渡金属处于氧化态。

单体溶液是含有单体的溶液。单体可以是反应形成聚合物的任何单体单元或结构。对于所公开的单体，单体通过氧化反应形成含氮聚合物。通常，所公开的单体在氧化剂如基于过渡金属的氧化剂的存在下反应。含氮聚合物是具有氮作为聚合物的一部分的聚合物。通常，含氮聚合物由含氮单体形成。含氮单体是具有氮作为单体一部分的单体。

在一些形式中，所述单体为间苯二胺，其中所述间苯二胺具有如下结构：

式1

其中R₁和R₂独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基或羟基。

在一些形式中，所述单体为邻苯二胺，其中所述邻苯二胺具有如下结构：

式2

其中R₃和R₄独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基或羟基。

式3

其中R₅和R₆独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基或羟基。

根据本文所述的方法，含氮聚合物可以包括一种或多种根据以下聚合物结构的聚合物：

,

式4a

,

式4b

，或

式4c

式5

其中每个n独立地为10-100之间的整数值；并且其中每个R₁、R₂、R₇、R₈、R₉或R₁₀独立选自氢、C₁-C₃烷基、C₂-C₃烯基、C₂-C₃炔基、卤素、C₁-C₃烷氧基或羟基。

对于含氮聚合物，单体的数量通常大于或等于3，例如3-10 (例如低聚物)或大于10 (例如聚合物)，例如但不限于10-100或更多的单体重复单元。

在该方法的一些形式中，所述基于金属的盐选自ZnCl₂、ZnBr₂、ZnF₂、ZnI₂、MnCl₂、MnBr₂、MnI₂、CoCl₂、CoBr₂、CoI₂、CuBr₂、CuCl₂、NiCl₂、CrCl₂、CaCl₂、CaBr₂，优选与FeCl₃组合。在一些形式中，基于金属的盐是ZnCl₂。基于金属的盐是其中至少一种离子是或含有金属的盐。基于过渡金属的盐是基于金属的盐，其中金属是过渡金属。基于金属的盐溶液是含有基于金属的盐的溶液。

根据本文所述的方法，步骤(a)、步骤(b)或两者可进一步包括声处理，例如超声处理。步骤(a)、步骤(b)或两者通常在室温或接近室温或在约50℃、40℃、30℃、25℃或20℃的温度下进行。步骤(C)的分离可包括过滤或其它形式的分离和收集固体，并且可进一步包括在步骤(d)的处理之前在至少50℃的温度、60℃的温度、70℃的温度、80℃的温度、90℃的温度或100℃的温度下干燥固体。

步骤(d)的处理在惰性气氛下进行，例如在氮气或氩气下进行。在一些形式中，碳化分离的固体，例如在炉中，以1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20或30℃ 分钟^-1的渐变速率将温度逐渐增加至约500–1000℃、600–900℃、700–800℃或500–600℃、500–700℃、500–800℃、500–900℃、600–700℃、600–800℃、600–1000℃、700–900℃、700–1000℃、800–900℃、800–1000℃或900–1000℃范围的温度。将温度等温保持至少5小时、4小时、3小时、2小时、1小时、45分钟或30分钟的时间段。在某些形式中，在800℃的温度下碳化分离的固体。在一些形式中，在700℃的温度下碳化分离的固体。在一些形式中，将温度等温保持至少1小时的时间段。在一些形式中，温度以10℃ 分钟^-1的渐变速率增加，步骤(e)的研磨通过球磨进行。所述方法，其中所述研磨以100-5000 rpm、100-4000 rpm、100-3000 rpm、100-2000 rpm、100-1000 rpm、100-750 rpm或100-500 rpm的速率进行。

在一些形式中，所述方法可以进一步包括：(e)任选在酸性溶液中研磨在步骤(d)期间形成的碳化的固体；其中所述酸性溶液是含有酸的水溶液，所述酸选自HCl、HNO₃、H₂SO₄、以及其组合。在一些形式中，酸性溶液由HCl形成。

在一些形式中，使用球磨或其它已知的研磨方法或装置进行研磨步骤。研磨进行15分钟–3小时、15分钟、15分钟–30分钟、15–45分钟、15分钟–1小时、15分钟–1.5小时、15分钟–2小时、30分钟–1小时、30分钟–2小时、30分钟–3小时、1小时–2小时、1小时–3小时、2小时–3小时的时间段。根据本文所述的方法，步骤(e)还包括用酸性溶液和/或水漂洗研磨的碳化的固体；其中酸性溶液是含有选自HCl、HNO₃和H₂SO₄的酸的水溶液。

在该方法的一些形式中，所述方法进一步包括：(f)干燥在步骤(d)期间形成的碳化的固体。在一些形式中，干燥通过冷冻干燥或真空干燥进行。

根据上述方法，氧化剂与单体的摩尔比可以包括但不限于1:1、1:2、1:3或1:4。在一些形式中，氧化剂与单体的摩尔比为1:2。氧化剂溶液和单体溶液包括醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。在一些形式中，氧化剂溶液和单体溶液仅在乙醇中配制或包含乙醇作为主要溶剂。在步骤(b)期间添加的水与醇的总体积的体积与体积比为0:1, 1:1, 1:3, 1:2,2:3或1:6。基于金属的盐溶液包括醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。在一些形式中，所述基于金属的盐溶液包括乙醇。基于金属的盐与所加入的单体的摩尔比通常为1:1或1:2。

D. 使用碳基片的电催化应用

在某些形式中，将本文所述的和根据所述方法形成的碳基催化剂片用作电催化剂。在一些形式中，碳基催化剂是氧还原反应(ORR)电催化剂。

在一些形式中，还原氧的方法包括使氧与本文所述的碳基催化剂接触。在一些形式中，本文所述的碳基催化剂在系统中或形成系统的一部分。在一些形式中，含有碳基催化剂的系统可以是燃料电池。在一些形式中，碳基催化剂可以是电池。在一些形式中，电池是锌/空气电池或锂离子电池。

本文所述的碳基催化剂片可以结合到电极例如燃料电池的电极中。当用作氧还原反应(ORR)的电催化剂时，与商业Pt/C催化剂相比，碳基催化剂可以产生氧还原活性的显著增强。

通常，燃料电池包括第一电极、第二电极、第一电极和第二电极之间的电解质以及电极之间的合适的膜(例如质子交换膜)。在一些形式中，第一电极包含所述的碳基催化剂片。在某些形式中，第一和第二电极两者都可以包含所述的碳基催化剂片。本领域技术人员可以构建燃料电池并基于本领域可获得的知识选择燃料电池的组分，例如电解质和膜。

可通过本领域已知的任何方法将制备的电催化剂结合到燃料电池的氧还原阴极中。例如，可以通过将电催化剂、乙炔黑、活性碳和聚四氟乙烯以3:1:3:3的重量比混合在一起，随后形成卷，组装催化层。将负载样品的电极、催化层、气体扩散层和Ni泡沫卷成一体件。阳极是纯Zn板，而电解质是6M KOH溶液。

实施例

材料和一般方法：

间苯二胺、乙醇、FeCl₃和盐酸(HCl)均购自Sigma-Aldrich，并以收到的形式使用。

结构和组成分析：

通过场发射扫描电子显微镜法(SEM) (Hitachi 4800S)、高分辨率透射电子显微镜法(HRTEM) (FEI Tecnai G2)、X射线光电子能谱法(XPS) (ESCALAB 250 Xi)和X射线衍射(XRD) (具有Cu Kα辐射的Rigaku D/Max III衍射仪)表征碳基片。通过MicromeriticsASAP® 2420加速的表面积和孔隙率测定法系统，由N₂吸附-解吸等温线测试和计算孔径分布。

电池测量在LAND CT2001A电池测试仪器上进行。

实施例1：碳基片的制备

为了合成碳基片，将1.0g间苯二胺溶于10 mL乙醇(99.5%)中。将3.0g无水FeCl₃溶于30mL乙醇(99.5%)中。为了引发聚合，将FeCl₃溶液加入到单体溶液中。将混合物溶液在环境条件下通过超声处理10分钟来处理。聚合体系反应2小时，然后将固体在105℃的烘箱中干燥并收集。在惰性气氛下，在逐渐升温(10℃ 分钟^-1)至800℃并保持等温1小时的条件下碳化固体。碳化的固体被缓慢冷却至环境条件。

通过球磨处理碳化的固体以获得均匀粉末。研磨溶液是1:1 HCl溶液。球磨速率为500 rpm，持续2h。通过真空过滤捕获研磨的碳化的固体，然后用去离子水漂洗，直到pH接近7，冷冻干燥研磨的碳化的固体，以获得碳纳米片。将碳纳米片储存在惰性气氛中以备以后使用。合成方法如图1所示。

碳基片的表征：

用场发射扫描电子显微镜法(SEM) (Hitachi 4800S)、高分辨率透射电子显微镜法(HRTEM) (FEI Tecnai G2)、X射线光电子能谱法(XPS) (ESCALAB 250 Xi)和X射线衍射(XRD) (具有Cu Kα辐射的Rigaku D/Max III衍射仪)表征碳基片。通过MicromeriticsASAP® 2420加速的表面积和孔隙率测定法系统，由N₂吸附-解吸等温线测试和计算孔径分布。

实施例2：在基于金属的盐溶液中制备碳基片

为了合成碳基片，将1.0g间苯二胺溶于10 mL乙醇(99.5%)中。将3.0g无水FeCl₃溶于30mL乙醇(99.5%)中。为了引发聚合，将FeCl₃溶液加入到单体溶液中。将混合物溶液在环境条件下通过超声处理10分钟来处理。然后将30 mL含有3g ZnCl₂的乙醇加入到混合物溶液中。将溶液在环境温度下通过超声处理进一步处理1小时。将固体在100℃的烘箱中干燥并收集。在惰性气氛下，在逐渐(10℃ 分钟^-1)升温至700℃，并保持等温1小时下碳化固体。碳化的固体被缓慢冷却至环境条件。

通过球磨处理碳化的固体以获得均匀粉末。研磨溶液是1:1 HCl溶液。球磨速率为400 rpm，持续1小时。通过真空过滤捕获研磨的碳化的固体，然后用HCl和去离子水漂洗，直到pH接近7。冷冻干燥研磨的碳化的固体，以获得碳纳米片。将碳纳米片储存在惰性气氛中以备以后使用。合成方法如图1所示。该材料的ORR催化性能在图6B中显示。

实施例3：在水基溶剂中制备碳基片

为了合成碳基片，将1.0g间苯二胺溶于10 mL乙醇(99.5%)中。将3.0g无水FeCl₃溶于30mL乙醇(99.5%)中。为了引发聚合，将FeCl₃溶液加入到单体溶液中。将混合物溶液在环境条件下通过超声处理10分钟来处理。然后，以不同的H₂O与乙醇的体积比(v/v)加入水，例如(10/30、20/30、30/30)加入到混合物溶液中。将溶液在环境温度下通过超声处理进一步处理1小时。将固体在100℃的烘箱中干燥并收集。在惰性气氛下，在逐渐(10℃ 分钟^-1)升温至800℃，并保持等温1小时下碳化固体。碳化的固体被缓慢冷却至环境条件。

通过球磨处理碳化的固体以获得均匀粉末。研磨溶液是1:1 HCl溶液。球磨速率为400 rpm，持续1小时。通过真空过滤捕获研磨的碳化的固体，然后用HCl和去离子水漂洗，直到pH接近7。冷冻干燥研磨的碳化的固体，以获得碳纳米片。将碳纳米片储存在惰性气氛中以备以后使用。合成方法如图1所示。该材料的ORR催化性能在图6A中显示。

实施例4：碳基片上的电化学测量

在0.1M KOH溶液中，使用旋转圆盘电极(RDE)，评价实施例1、2和3的碳基片的氧还原反应(ORR)的电催化活性。螺旋Pt线用作对电极，而Ag/AgCl用作参比电极。工作电极如下制备：将8 mg催化剂溶解在2 ml溶剂(乙醇/水= 1/1，体积比)中以形成均匀的催化剂墨水(ink)。然后将5 L墨水滴在干净的玻璃碳电极上，随后在室温下干燥。在O₂或N₂饱和的0.1MKOH中从0.2V至-1.0V记录线性扫描伏安法(LSV)和循环伏安法(CV)。

为了扩展碳基催化剂片的应用，制造碱性锌/空气电池。通过将催化剂、乙炔黑、活性炭和聚四氟乙烯以3:1:3:3的重量比混合在一起，随后形成卷，组装催化层。以形成负载样品的电极、催化层、气体扩散层和Ni泡沫体卷成一体件。阳极是纯Zn板，并且采用的电解质是6M KOH溶液。电池测量在LAND CT2001A电池测试仪器上进行。所有电池测试测量都在大气下进行。

结果：

已确定，碳基片的孔隙率可通过在间苯二胺聚合后加入特定量的H₂O来控制。H₂O与乙醇的体积比(V/V)设置为0/30、10/30、20/30和30/30，样品命名为CPmPD-H₂O-x，其中x表示水的体积。H₂O对形态的影响相对较弱。如所证明的，与没有H₂O的样品相比，在CPmPD(10/30)中微孔(＜2 nm)占优势。有趣的是，将H₂O比提高到20/30，在微孔存在下中孔(2-50 nm)和大孔(＞50 nm)的含量相对提高。此外，当H₂O比为30/30时，几乎仅能发现中孔和大孔，孔隙率变化可能与H₂O形成含氧铁化合物有关，其潜在地用作碳蚀刻剂。基于上述分析，通过调整PmPD合成中的溶剂组成，可以得到纯微孔、分级微介孔和分级介孔的碳纳米片。

通过XPS谱分析碳基片的化学结构。从图3A中的XPS C1s谱可以看出，sp² C在碳纳米片中占主导(＞65 at.%)，这表明碳产物具有相对高的石墨化程度。所有其它碳纳米片表现出相似的sp² C含量(图7A-C)。这应该与铁物质的催化芳构化效应有关。无疑，高石墨化有利于促进碳纳米材料的导电性，这是电化学应用的重要基础。由图3B中的N1s谱可知，碳结构中存在五种N，包括胺、吡啶和吡咯N、季N和石墨N，碳结构中的N物种提高了碳纳米片的活性，这对于提高应用前景也是重要的。CPmPD-H₂O-x的拉曼光谱在图3D中给出。可以看出，样品表现出相对好的石墨化程度，这与XPS分析一致。

在碱性介质(0.1M KOH)中，通过循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)评价碳基片CPmPD-H₂O的电催化活性。在图4A中，与不含H₂O的CPmPD-H₂O-0比较，CPmPD-H₂O-20的CV曲线显示出更正的峰值电势和更高的电流密度，表明其更高的ORR活性。CPmPD-H₂O-X样品的ORR催化性能差异在图4B中得到证实，揭示了在合成方法中最佳的水加入。此外，所制备的N-掺杂碳纳米片CPmPD-H₂O-20与基准Pt/C相比表现出相当的活性，图5B中所示的增加的极限电流密度与增大的转速有关，这可归因于缩短的扩散路线。图4D是根据Koutecky-Levich (K-L)方程(ESI)从图4C得到的。计算结果表明CPmPD-H₂O-20催化的电子转移过程是4电子主导的途径(2H₂O +4e^- + O₂=4OH^-)。使用旋转环盘电极技术进一步证实4电子转移反应过程。相对低的环流和HO₂ ^-产率对应于基于K-L图的计算结果。

为了评估所制备的碳电催化剂CPmPD-H₂O-20的应用潜力，组装CPmPD和Pt/C基准负载的一次锌/空气电池。CPmPD的放电性能显示在图5A和5B中，其优于商业Pt/C的放电电压。

Claims

1.碳基催化剂，其包含：

碳基片，其中所述碳基片包含氮和过渡金属，并且其中所述碳基片还包含多个微孔、中孔、大孔或其组合。

2.权利要求1所述的碳基催化剂，其中所述片是碳基纳米片。

3. 权利要求2所述的碳基催化剂，其中所述碳基纳米片具有在约1 nm-30 nm、约1 nm-25 nm、约1 nm-20 nm、约1 nm-15 nm、约1 nm-10 nm或约1 nm-5 nm之间的范围的厚度。

4.权利要求2或3所述的碳基催化剂，其中将两个或更多个所述碳基纳米片组装以形成板结构，例如板微结构。

5. 权利要求4所述的碳基催化剂，其中所述板结构的厚度在约50 nm-150 nm、约50nm-125 nm、约50 nm-100 nm或约50 nm-75 nm之间的范围。

6. 权利要求1-5中任一项所述的碳基催化剂，其中所述微孔具有小于约2 nm或约1 nm范围的平均尺寸。

7. 权利要求1-6中任一项所述的碳基催化剂，其中所述中孔具有在约2 nm-50 nm、约2nm-10 nm、约2 nm-20 nm、约2 nm-30 nm或约2 nm-40 nm范围的平均尺寸。

8. 权利要求1至7中任一项所述的碳基催化剂，其中所述大孔具有在约50 nm-55 nm、约50 nm-60 nm、约50 nm-65 nm、约50 nm-70 nm、约50 nm-75 nm、约50 nm-80 nm、约50nm-85 nm、约50 nm-90 nm、约50 nm-95 nm或约50 nm-100 nm范围的平均尺寸。

9.权利要求1-8中任一项所述的碳基催化剂，其中所述碳基片仅包含多个微孔。

10.权利要求1-8中任一项所述的碳基催化剂，其中所述碳基片仅包含多个中孔和大孔。

11.权利要求1-8中任一项所述的碳基催化剂，其中所述碳基片包含多个微孔、中孔和大孔。

12.权利要求1-11中任一项所述的碳基催化剂，其中所述过渡金属选自铬、锰、钴、镍、铜、铈和锌，优选与铁组合。

13.权利要求12所述的碳基催化剂，其中所述过渡金属是离子并且具有+2电荷、+3电荷、+4电荷、+6电荷、+7电荷或其组合。

14.权利要求12所述的碳基催化剂，其中所述过渡金属是具有+3电荷的离子铁。

15.权利要求1-14中任一项所述的碳基催化剂，其中所述碳基片包含聚(间苯二胺)、聚(邻苯二胺)或其组合。

16.权利要求1-15中任一项所述的碳基催化剂，其中所述碳基催化剂是电催化剂。

17.权利要求1-16中任一项所述的碳基催化剂，其中所述电催化剂是氧还原反应电催化剂。

18.还原氧的方法，所述方法包括：使氧与权利要求1-17中任一项所述的碳基催化剂接触。

19.系统，其包含权利要求1到17中任一项所述的碳基催化剂。

20.权利要求19所述的系统，其中所述系统是燃料电池。

21.权利要求19所述的系统，其中所述系统是电池。

22.权利要求21所述的系统，其中所述电池是锌/空气电池。

23.制造包含碳基片的碳基催化剂的方法，其中所述碳基片包含氮和过渡金属，其中所述方法包括以下步骤：

(c)分离在步骤(a)或步骤(b)中形成的固体；以及

24.权利要求23所述的方法，其中所述基于过渡金属的氧化剂选自FeCl₃和FeBr₃，并且其中所述基于过渡金属的氧化剂任选地是无水的。

25.权利要求24所述的方法，其中所述基于过渡金属的氧化剂是FeCl₃，并且其中所述基于过渡金属的氧化剂任选地是无水的。

26.权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述间苯二胺具有如下结构：

式1

27.权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述邻苯二胺具有如下结构：

;

式2

28.权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述对苯二胺具有如下结构：

;

式3

29.权利要求23-28中任一项所述的方法，其中所述含氮聚合物包含一种或多种根据以下化学结构的聚合物：

式4a

30.权利要求23-29中任一项所述的方法，其中所述基于金属的盐选自ZnCl₂、ZnBr₂、ZnF₂、ZnI₂、MnCl₂、MnBr₂、MnI₂、CoCl₂、CoBr₂、CoI₂、CuBr₂、CuCl₂、NiCl₂、CrCl₂、CaCl₂和CaBr₂，优选与FeCl₃组合。

31.权利要求23-30中任一项所述的方法，其中步骤(a)、步骤(b)或两者还包括声处理，例如超声处理。

32.权利要求23-31中任一项所述的方法，其中步骤(C)的分离包括在至少50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃的温度下干燥固体，并在步骤(d)的处理之前收集固体。

33.权利要求23-32中任一项所述的方法，其中步骤(d)的处理在惰性气氛下进行，例如在氮气或氩气下进行。

34.权利要求23-33中任一项所述的方法，其中步骤(C)的处理包括碳化分离的固体，例如在炉中，通过以1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20或30℃分钟^-1的渐变速率将温度逐渐增加至约500-1000℃、600-900℃、700-800℃、或500-600℃、500-700℃、500-800℃、500-900℃、600-700℃、600-800℃、600-1000℃、700-900℃、700-1000℃、800-900℃、800-1000℃或900-1000℃的范围的温度，以及保持温度等温至少5小时、4小时、3小时、2小时、1小时、45分钟或30分钟的时间。

35.权利要求23-34中任一项所述的方法，其中所述方法还包括：

(e)任选在酸性溶液中研磨步骤(d)的碳化的固体。

36.权利要求35所述的方法，其中所述研磨通过球磨进行。

37.权利要求35或36所述的方法，其中所述酸性溶液是包含选自HCl、HNO₃和H₂SO₄的酸的水溶液。

38.权利要求37所述的方法，其中所述酸性溶液是包含HCl的水溶液。

39. 权利要求35-38中任一项所述的方法，其中所述研磨以100-5000 rpm、100-4000rpm、100-3000 rpm、100-2000 rpm、100-1000 rpm、100-750 rpm或100-500 rpm的速率进行。

40.权利要求35-39中任一项所述的方法，其中所述研磨进行15分钟-3小时、15分钟、15分钟-30分钟、15-45分钟、15分钟-1小时、15分钟-1.5小时、15分钟-2小时、30分钟-1小时、30分钟-2小时、30分钟-3小时、1小时-2小时、1小时-3小时、2小时-3小时的时间段。

41.权利要求35-40中任一项所述的方法，其中步骤(b)还包括用水、酸性溶液或两者漂洗所述研磨的碳化的固体，其中所述酸性溶液为包含选自HCl、HNO₃和H₂SO₄的酸的水溶液。

42.权利要求41所述的方法，其中步骤(b)的酸性溶液是包含HCl的水溶液。

43.权利要求23-42中任一项所述的方法，其中所述方法还包括：

(f)干燥在步骤(d)期间形成的碳化的固体。

44.权利要求43所述的方法，其中所述干燥是冷冻干燥。

45.权利要求23-44中任一项所述的方法，其中所述基于过渡金属的氧化剂与单体的摩尔比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5或2:1。

46.权利要求45所述的方法，其中所述基于过渡金属的氧化剂与单体的摩尔比为1:2。

47.权利要求23-46中任一项所述的方法，其中所述基于过渡金属的氧化剂溶液和所述单体溶液各自包含醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。

48.权利要求47所述的方法，其中所述基于过渡金属的氧化剂溶液和所述单体溶液各自包含乙醇。

49.权利要求47或48所述的方法，其中在步骤(b)中添加的水的体积与在步骤(a)中形成的所述含氮聚合物中醇的总体积的体积与体积比为1:1、1:3、1:2、2:3或1:6。

50.权利要求23-49中任一项所述的方法，其中所述基于金属的盐溶液包含醇，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。

51.权利要求23-50中任一项所述的方法，其中所述基于金属的盐与单体的摩尔比为1:1、1:2、1:3或1:4。

52.权利要求51所述的方法，其中基于金属的盐与单体的摩尔比为1:2。

53.权利要求23-52中任一项所述的方法，其中所述碳基片是碳基纳米片。

54. 权利要求23-53中任一项所述的方法，其中所述碳基纳米片具有在约1 nm-30 nm、约1 nm-25 nm、约1 nm-20 nm、约1 nm-15 nm、约1 nm-10 nm或约1 nm-5 nm之间的范围的厚度。

55.权利要求53或54所述的方法，其中将两个或更多个所述碳基纳米片组装以形成板结构，例如板微结构。

56. 权利要求55所述的方法，其中，所述板结构具有在约50 nm-150 nm、约50 nm-125nm、约50 nm-100 nm或约50 nm-75 nm之间的范围的厚度。

57. 权利要求23-56中任一项所述的方法，其中所述碳基片包含平均尺寸在小于约2nm或约1 nm范围的微孔。

58. 权利要求23-57中任一项所述的方法，其中所述碳基片包含具有在约2 nm-50 nm、约2 nm-10 nm、约2 nm-20 nm、约2 nm-30 nm或约2 nm-40 nm范围的平均尺寸的中孔。

59. 权利要求23-58中任一项所述的方法，其中所述碳基片包含平均尺寸在约50 nm-55 nm、约50 nm-60 nm、约50 nm-65 nm、约50 nm-70 nm、约50 nm-75 nm、约50 nm-80 nm、约50 nm-85 nm、约50 nm-90 nm、约50 nm-95 nm或约50 nm-100 nm范围的大孔。

60.权利要求23-56中任一项所述的方法，其中所述碳基片包含多个微孔。

61.权利要求23-56中任一项所述的方法，其中所述碳基片包含多个中孔和大孔。

62.权利要求23-56中任一项所述的方法，其中所述碳基片包含多个微孔、中孔和大孔。

63.权利要求23-62中任一项所述的方法，其中所述方法不使用模板来形成所述平坦的碳基片。

64.通过根据权利要求23-63中任一项所述的方法形成的碳基催化剂。

65.权利要求1-17和64中任一项所述的碳基催化剂或权利要求19-22中任一项所述的系统在电催化应用如氧还原反应(ORR)中的用途。