編號：CPJS06457
篇名：氮摻雜石墨烯制備及其應用研究進展
作者：康婉文 全海燕 黃永浩 羅品 梁耀恒 鐘碧琪 李政 朱武青 莫昌泳 吳基平 廖宏杰 王曉文 陳東初 張敏 戶華文
關(guān)鍵詞： 氮摻雜石墨烯 氧化石墨烯 改性 功能化 雜元素原子
機構(gòu)： 佛山科學技術(shù)學院 廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應用重點實驗室
摘要： 石墨烯作為物理、化學、生物醫(yī)藥、材料科學等學科領(lǐng)域的一大研究熱點,它存在以下幾個方面的局限性而在一定程度上限制了它的廣泛應用:1) 理想石墨烯材料具有的零帶隙電子結(jié)構(gòu)限制了它在光電領(lǐng)域的應用,2) 具有高表面能的石墨烯片層極易團聚而致使其散失所特有的諸多優(yōu)異性能,3) 由于與其它材料的界面結(jié)合牢度不夠,表面呈現(xiàn)惰性的石墨烯片層不易與其它材料復合。為了使石墨烯材料獲得更加廣泛的應用,功能化改性處理一直都被作為一個研究熱點而被廣泛深入研究。功能化石墨烯不僅可以利用石墨烯諸多本征優(yōu)異性能,還可以賦予其新的結(jié)構(gòu)及功能,從而實現(xiàn)更廣泛的應用。調(diào)控石墨烯物理化學性質(zhì)的熱門方法之一是通過利用像無機非金屬原子等異質(zhì)原子進行摻雜處理,使石墨烯重組子晶格結(jié)構(gòu),打破其原有的對稱性和規(guī)則嵌套結(jié)構(gòu)。氮原子具有相比于其它無機非金屬原子更接近碳原子的大小,故與石墨烯有著更好的相容性,易于摻雜進入石墨烯的晶格中而獲得穩(wěn)定的氮摻雜石墨烯(NG)材料。更重要的是,氮元素的摻入將會產(chǎn)生N-C鍵,其中毗鄰N原子的C原子將會帶有更多的正電荷,從而能有效增強石墨烯材料的電負性,這種電子吸附性的增強可為氧化還原反應創(chuàng)造更佳的催化條件,這些特性使得NG的研究及應用成為了各領(lǐng)域的重要方向。本論文綜述了近幾年NG的制備方法,分析比較了各制備方法的優(yōu)缺點,并對其現(xiàn)階段研究瓶頸問題和在催化、超級電容器、光催化、生物傳感、抗菌等應用方向進行了總結(jié)性展望。本綜述論文將為開發(fā)更多高性能NG基材料用于解決各科技和工業(yè)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論和實際技術(shù)問題和挑戰(zhàn)具有一定參考價值。
