高电化学性能三维网状氮掺杂石墨烯的制备*1

钟文斌，谭兮亦

(湖南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙　410082)



高电化学性能三维网状氮掺杂石墨烯的制备*1

钟文斌†，谭兮亦

(湖南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙410082)

摘要：以氧化石墨烯(GO)为原料，三聚氰胺为还原剂和氮掺杂剂，经过水热法制备出了氮掺杂石墨烯(NRG)三维网络.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸脱附分析和电化学表征等测试手段对样品的形貌、结构和电化学性能进行表征.结果表明：三聚氰胺在水热的条件下有效地将GO还原并实现氮掺杂，三聚氰胺将氧化石墨烯还原之后，使得石墨烯之间的相互作用力增强，从而使石墨烯搭建出三维网络结构，其氮含量可达4.37%.电化学测试表明，当GO与三聚氰胺质量比为1∶2 (NRG-2)时，在1 A/g时其最大比电容值达到了296 F/g，这个比电容值高于其他不同GO与三聚氰胺质量比所制备出的氮掺杂石墨烯的比电容值.NRG-2还显示出优良的循环寿命，经过1 000次恒电流充放电循环后比电容保留量为88.5%.

关键词：石墨烯；三聚氰胺；氮掺杂；水热法；超级电容器

超级电容器(supercapacitors)也叫电化学电容器(electrochemical capacitors EC)，相对于传统电容器具有更高的比能量，相对于二次电池具有更高的比功率，以及更长的循环寿命，它的循环寿命大于105次[1].因而，超级电容器能够储存更多能量以提供给电力消耗设备和汽车，是一种绿色环保，性能优秀的新型储能器[1-2].

石墨烯是由碳原子以 sp2杂化连接组成的一层二维平面，碳原子位于石墨烯网络中的蜂……