摘要：本次实验介绍了热还原这种比较简单的合成方法来合成掺氮石墨烯，采用化学氧化法制得氧化石墨烯，然后以廉价的工业原料三聚氰胺为氮源，将石墨氧化物（GO）和三聚氰胺在700 ℃到1000 ℃的管式炉中热退火制得掺氮石墨烯。本实验用X射线粉末衍射、热重分析、傅立叶变换红外光谱、拉曼光谱、XPS电子能谱等来表征掺氮石墨烯。83473

毕业论文关键词：掺氮石墨烯；制备；表征

Preparation And Characterization of Nitrogen Doped Graphene Abstract: This experiment introduces a simple method to synthesize nitrogen doped graphene。 Graphite oxide was prepared by Hummers method, Which uses melamine that is industrial raw materials as a source of nitrogen。 Nitrogen doped graphene was prepared by thermal annealing in a tubular furnace from 700 ℃ to 1000 ℃, whose reactant is graphite oxide and melamine。 Nitrogen doped graphene is characterized by X ray powder diffraction, thermal gravimetric analysis, Fu Liye transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy and XPS electron spectroscopy。

Key Words: Nitrogen doped graphite; preparation superficial; characteristics 

 目    录

摘  要 1

引  言 1

1实验部分 3

1。1 仪器与试剂 3

1。2 实验方法 4

2结果与讨论 5

2。1 X射线粉末衍射 5

2。2 热重分析 6

2。3 红外光谱图 6

2。4 扫描、透射电子显微镜 7

2。5 拉曼光谱 7

2。6 N1s XPS谱图 8

3结  论 9

参考文献 9

致  谢 11

掺氮石墨烯的制备及性能表征

引  言 

石墨烯是由碳原子排列成二维蜂窝状材料，是所有的石墨材料如富勒烯，碳纳米管，石墨等的基本单元[1-3]，石墨烯有优良的电化学性能，比较大的比表面积等[4]。石墨烯有稳定的六元环结构，让它有了很多独特的性能，如拉伸强度是已知材料中最高的[5]；热导率达到了15000-25000 cm2/Vs，超过了硅片的热导率将近10倍[6,7]等特殊性质。论文网

图1  石墨烯结构图

目前掺氮石墨烯可以应用到很多的领域，比如在燃料电池中，掺氮石墨烯可以作为氧还原催化剂，提高燃料电池的性能；还可以应用于超级电容器中，作为超级电容器的负极材料，传导性较好，导电能力较强，比石墨烯的导电性能要号上很多；还可以应用于锂离子的电池中，提高锂离子电池的储电能力，使锂离子电池有超高的寿命。掺氮后的石墨烯，因为克服了石墨烯里面的范德华力，使得它很容易分散开来[8,9]。但是得到结构稳定的杂原子掺杂和掺氮量较高的掺氮石墨烯已变得越来越重要和紧迫。石墨烯应用领域扩大与掺氮石墨烯有着很大的关系[10-13]。 

石墨烯掺氮后，在碳原子网格中形成了吡啶氮、吡咯氮和石墨氮。吡啶氮是指氮原子在石墨边缘上，连接两个碳原子和一个氧原子，与氧原子形成羧基。吡咯氮也在石墨边缘连接两个碳原子，但是没有连接其他原子。从有关文献中可以得到，纳米碳材料对氧还原的催化活性取决于其含有的吡啶氮数目，含有的吡啶氮数目越少，对氧还原的催化活性就越差。吡咯氮是氮原子与周围的三个碳原子形成完整的sp2杂化，即氮原子位于三个碳原子的中间[13]。