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摘要
以氧化石墨烯为原料,尿素为掺氮剂,在120220℃水热条件下,合成一系列不同含氮量的掺氮石墨烯。通过傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、X射线光电子能谱仪和电化学测试仪等手段对样品的形貌结构及电性能进行研究。结果表明:在不同温度下,制备的掺氮石墨烯呈多孔网状结构,材料内部网孔的大小和数量随水热温度的升高而增加,并得到了不同含氮量的掺氮石墨烯。其中N元素以吡啶氮、吡咯氮和石墨氮3种形式存在并掺杂到石墨烯晶格中,温度升高,不利于吡咯氮的生成,吡啶氮和吡咯氮逐渐转化为更稳定的石墨氮。这种含氮基团键合类型随温度的变化过程表明,氮原子逐渐整合进入石墨烯晶格内部。在6mol/L KOH电解液中,180℃下水热反应得到的掺氮石墨烯在10mA/g电流密度下的比电容可达187.6F/g,性能最优。
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