混合硫循环（也称为西屋循环）以其较高的热效率和氢生产能力而受到赞誉，被认为是大规模氢生产的有力竞争者[1,2]。与其他热化学循环[3]相比，该循环因其相对简单的反应过程而脱颖而出[4,5]。该循环包括两个基本步骤：首先通过二氧化硫去极化电化学反应（SDE）将二氧化硫（SO?）电氧化为硫酸；其次在高温下将硫酸热分解回SO?[6,7]。这一过程的关键在于SDE反应，它对整体氢生产效率起着决定性作用[8,9]。因此，已有大量研究致力于优化SDE反应[10]。
在阳极催化剂方面，研究了多种贵金属、金属氧化物、石墨[11]和活性炭的电催化活性[12,13]。其中，基于铂的催化剂因其优异的电化学活性和稳定性而受到最多关注[14,15]。Lee等人研究了不同铂负载量下Pt/C电极上的SO?氧化性能，发现在0.6V电池电位下增加铂负载量可显著提高表观电流密度，表明较高的铂负载量能有效提升SO?氧化性能[16]。另一项研究中，Nanwen Li等人设计并合成了适用于高温质子交换膜燃料电池的氢键微孔聚合物粘合剂。优化后的PIM-Tz粘合剂使HT-PEMFC在160°C时在0.15 mgPt/cm2的低铂负载量下实现了3.8 W mgPt?1的高峰值功率密度，并且在500小时内保持了良好的稳定性，为商业HT-PEMFC提供了经济高效的解决方案[17]。尽管铂催化剂非常有效，但其高昂的成本和有限的供应限制了其广泛应用[18,19]。为解决这些问题，人们探索了开发基于铂的合金催化剂以降低成本并提升性能[20]。我们研究小组此前研究了一系列碳载双金属催化剂（M-Pt-C，M = Pd、Rh、Ru、Ir和Cr），其在稀释硫酸中的SDE反应表现出显著优势[21]。Zhang等人使用有机溶胶-凝胶法合成了具有富铂表面和高粗糙度的Pt?Ni?/C合金催化剂，Ni的引入导致铂晶格压缩和价电子空位的增加，从而提升了催化性能。Pt?Ni?/C催化剂在高浓度H?SO?电解质中表现出更强的活性，并在4小时电解后仍能维持比商用Pt/C催化剂更高的电流密度，从而显著提高了催化效率和铂的利用率[22,23]。
近年来，生物质衍生碳材料在多个领域得到了广泛应用，包括二次电池电极[24,25,26]、超级电容器[27,28,29]、电催化[30,31]、环境治理[30,31]和生物医学[32]等。除了碳之外，生物质还含有多种无机非金属元素，如氧、氮、氢、磷、硫等[33,34]。研究表明，氮掺杂可以增强碳材料表面的碱性，有利于超氧自由基的生成[35,36,37]。Wang等人使用来自纸浆废料的木质素磺酸盐（LS）作为牺牲模板，并以天然壳聚糖为C、N、S和O的来源[38,39]。Sun等人通过调节木质素的热解温度来调控硬碳基质内的封闭纳米孔和缺陷结构[40]。较高的热解温度有利于长碳链的生长，这些碳链会折叠收缩，形成更多的封闭纳米孔，从而提高Na?的储存能力[41]。Yu等人通过简单热聚合冷冻干燥的海藻酸钠前驱体混合物（与KOH和尿素混合）制备了含氮的改性海藻酸管状g-C?N?，实现了4123 μmol h?1 g?1的光催化氢释放速率[43,44]。
目前关于生物质衍生碳材料的研究仍存在一些不足，例如材料结构与性能之间的矛盾[45,46]。尽管基于生物质的材料具有较大的比表面积，但其无序的孔径分布会导致催化活性位点被包裹，阻碍与反应物的充分接触[47]。此外，生物质中杂原子的不稳定性常常导致催化活性波动[48]。用于电化学氢生产的电解质通常是酸性的或碱性的，需要较高的电流密度[49,50,51]。生物质衍生材料耐腐蚀性较差，负载的金属活性组分可能会溶解或聚集，导致长期循环性能不佳[52,53]。为了提高催化活性，通常需要复杂的生物质改性或高负载量的贵金属，这会增加制备成本，抵消了“低成本生物质材料”的优势[54,55]。简化的改性过程会导致较高的氢过电位和较低的电流密度。可以选择第二金属进行掺杂以减少贵金属的使用，并利用外部氮源来调节氮含量和N/O比例[56,57,58]。本研究重点关注混合硫循环中SDE反应用电催化电极材料的制备，实验探讨了不同活化剂用量、碳化温度和碳化时间的影响。在此基础上，使用尿素和三聚氰胺作为外部氮源对生物质碳材料进行了杂原子掺杂。本文制备的双金属催化剂大大减少了对贵金属的依赖，为未来的研究提供了参考。
