球磨法制备氮掺杂石墨烯纳米片及其电化学性能研究

发布时间：2022-01-10 15:02

　　氮掺杂石墨烯有优良的电化学性能,可用于制作超级电容器、锂离子电池、燃料电池等储能器件,但氮掺杂石墨烯的制备方法大都成本较高、工艺条件比较苛刻。以鳞片石墨和尿素为原料,采用球磨法制备了氮掺杂石墨烯纳米片,使用扫描电镜、X射线衍射和X光电子能谱仪对氮掺杂石墨烯纳米片的形貌、结构和氮掺杂形式进行了表征,并对氮掺杂石墨烯纳米片的电化学性能进行了测试。结果表明:得到的氮掺杂石墨烯纳米片尺寸位于1～10μm之间,氮掺杂形式以吡啶N和石墨N为主,在1A/g电流密度下,其质量比电容为201F/g。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(10)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

鳞片石墨（a）和氮掺杂石墨烯纳米片（b—c,c为高分辨率下）的SEM图

图2为鳞片石墨和氮掺杂石墨烯纳米片的XRD谱图。由图可见，原料鳞片石墨在26°有一强峰，该峰对应石墨的（002）晶面峰，说明原料鳞片石墨具有很好的石墨化程度。氮掺杂石墨烯纳米片同样在26°有一强峰，但该峰强度相对于鳞片石墨发生了明显的减弱，说明氮掺杂石墨烯纳米片的石墨化程度有所降低，该现象可能是由氮掺杂石墨烯纳米片尺寸减小等原因造成的，同时在44°左右出现一小峰，该峰对应石墨的（101）晶面，该峰的出现说明鳞片石墨的碎裂造成了氮掺杂石墨烯纳米片（101）边缘晶面的大量显露。2.3 XPS分析

使用XPS对氮掺杂石墨烯纳米片的表面化学组成进行了表征，结果见图3。从图3(a）可看出，氮掺杂石墨烯纳米片中存在C、N和O元素，其原子含量分别为88.41%、4.41%和7.18%。对氮掺杂石墨烯纳米片的N 1s高分辨XPS谱图进行了分峰拟合，从图3(b）可看出，N 1s峰可拟合为397.54eV的吡啶N峰和400.78eV的石墨N峰，其峰面积比为3∶1。由此可见，球磨法可将尿素中的N元素引入到石墨烯纳米片中，由于石墨烯纳米片边缘缺陷较多，因此边缘更容易引入N元素而形成吡啶N，而石墨烯纳米片表面缺陷较少，表面引入N元素形成的石墨N也较少。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]石墨烯/TiO2基三元复合材料的制备及应用研究进展[J]. 辛王鹏,李艳敬,周国伟.  化工新型材料. 2019(06)
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本文编号：3580911