知网查重论文样例--氮掺杂石墨烯的简介
由于石墨烯能带之间没有间隙,不能像传统半导体的导电性能一样完全控制其导电性。在石墨烯的表面也没有活性官能团,与其他材料(如金属粒子)复合困难,从而阻碍了石墨烯更广阔领域中的应用。为了使石墨烯及其复合材料的应用更加广泛,对石墨烯的功能化改进成为了大家研究的新课题,这些功能化改进的方法主要有合成石墨烯衍生物、化学修饰、表面官能团化以及元素掺杂等。其中,元素化学掺杂是优化石墨烯化学性质和电子结构的有效途径。其它原子进入石墨烯的晶格中,可以有效引入带隙,还可以增加石墨烯的缺陷和反应活性,从而提高其性能。据研究发现,氮、氧和硫等元素都可以掺入石墨烯晶格中改变其性能。
1.1.1.1 氮掺杂石墨烯的制备
根据现阶段的研究成果,氮掺杂石墨烯的方法主要分为两大类:直接合成法和后期处理法。直接合成法包括化学气相沉积法(CVD)法,隔离生长发、电弧放电法和溶剂热法;后期处理法主要包括热处理法、水合肼处理法和等离子处理法。Qu等人利用CVD法Ar保护气氛和温度达到1000℃的条件下,分别以NH3为氮源、CH4为碳源在Ni/SiO2/Si基底上制备出了氮掺杂石墨烯,通过旋转圆盘电极(RDE)测试方法证明了NG的稳态扩散电流密度可以达到商用Pt/C(20%)催化剂的3倍。Reddy等利用化学气相沉积法(CVD)法分别已乙腈作为前驱体和Cu作为催化剂,950℃的气氛下在Cu箔基地上成功裂解合成出了NG,并将其制成锂离子电池的负极材料,得到的可逆充放电容量为本征石墨烯的两倍。2010年,Long等在碱性环境下像GO溶液中加入适量的水合联氨,当温度不超过200℃时的不同温度下进行水热反应后得到了N含量不同和特征形貌也不同的NG,其中N含量最高可以达到5.21at%,在此基础上通过实验得到了一些N含量及形貌特征与反应温度的规律,为后面的研究起到了指导性的作用。同时这种制备方法操作简单,反应条件容易控制,所以这是一种NG制备的典型方法。
1.1.1.2 氮掺杂石墨烯的表征方法
X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱是表征氮掺杂石墨烯的主要方法。其中XPS是文章中主要表征氮掺杂石墨烯的方法。在氮掺杂石墨烯的XPS谱图中,主要有三种峰,即N1s、C1s和O1s峰,它们分别位于399eV 、288eV和545eV左右。和石墨烯相比,是否存在N1s峰是考察制备氮掺杂石墨烯成功的关键。通过对N1s和C1s吸收衍射峰进行分峰拟合,可以判断氮掺杂石墨烯中氮的结合类型。通常N1s峰可根据结合能不同分为吡啶氮(398.1-399.3eV)、吡咯氮(399.8-401.2eV)和石墨氮(401.1eV-402.7eV)。