氮氟双掺杂多孔石墨烯水凝胶的制备及其超级电容器性能

发布时间：2021-01-30 11:09

　　石墨烯是由sp²杂化碳原子以共价键连接构成的单原子层超薄二维蜂窝状晶体材料,具有良好的导电性、化学和热稳定性及超高的理论比表面积,是超级电容器的理想电极材料。但在实际应用中,本征石墨烯的层层堆叠、电化学惰性和低电化学活性位点等缺点严重限制了石墨烯作为电极材料的应用。因此,本文通过对石墨烯表面氧化刻蚀来增大比表面积,并引入杂原子掺杂提高石墨烯的电容性能。研究首先采用过氧化氢对氧化石墨烯表面氧化刻蚀得到多孔氧化石墨烯,再以吡啶氢氟酸盐为掺杂剂通过一步水热法制备得到氮氟双掺杂多孔石墨烯水凝胶（NF-HGH）。研究首先讨论了反应温度对元素掺杂的影响并确定了最佳掺杂反应温度。此外,通过NF-HGH与最佳温度下制备的其他水凝胶样品对比,探究了氧化刻蚀对元素掺杂含量、键型构成和比表面积的影响。研究发现在150℃条件下制备的NF-HGH中氮和氟掺杂量分别为2.56和1.14 at.%,氮原子主要以吡啶氮和吡咯氮形式存在,氟原子以C-F半离子键形式存在,比表面积高达735m² g^-1。将NF-HGH进行电化学性能分析发现,与其他对比样品相... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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石墨烯的微观结构

天津大学硕士学位论文械剥离法可用于制备高质量单层石墨烯，石墨烯大小从几十至一百到的石墨烯结构完整，性能稳定，特别适合用于研究本征石墨烯的但是这种方法制备过程中花费时间较长，成本高，产量较低，无法所制备的石墨烯层数和尺寸不易控制，重复性差。因此该方法不能规模化生产需求，因此一般仅局限于实验室小规模制备使用。

g-1的多孔氧化石墨烯，如图1-3所示。Fan等[13]采用KMnO4作为氧化剂刻蚀得到了比表面积为 1374 m2g-1的活化石墨烯，这比原石墨烯的比表面积高 5 倍。Balasubramanian 等[14]和 Lei 等[15]分别采用 HNO3和 H3PO4进行液相氧化反应，制备出多孔石墨烯。1.2.3.5


本文编号：3008793