【摘要】 在石墨烯晶格中掺入杂原子是另一种改变石墨烯结构和性能的有效方法。

在石墨烯晶格中掺入杂原子是另一种改变石墨烯结构和性能的有效方法。在不同种类的掺杂石墨烯中，氮掺杂石墨烯受到了特别的关注。理论计算研究清楚地表明，氮掺杂可以显著增强石墨烯电极的电容和电催化活性。Wen-Dong Wang等人[1] 通过简单热解氧化石墨烯/PANI多层包裹的聚苯乙烯纳米球，成功制备了氮掺杂石墨烯空心球作为超级电容器电极材料。首先氧化石墨烯（GO）由可膨胀石墨通过改良的Hummers方法制备，然后进行超声处理。通过在溶液中GO两侧的苯胺单体原位聚合，合成了PANI/GO材料。改变三种不同含量的GO的进料比，形成不同配比的三种氧化石墨烯聚苯胺复合材料。使用场发射扫描电子显微镜FE-SEM和透射电子显微镜TEM进行样品的形态测量。与纯GO相比PANI/GO10显示出分级结构，其中PANI纳米棒均匀排列在GO的两侧。纳米棒的长度约为100nm，直径约为25nm。PANI和GO之间的强相互作用（静电吸附、氢键和π堆叠效应）使PANI/GO10成为获得含氮石墨烯的优良前体材料。然而，对于PANI/GO15和PANI/GO30复合材料，可以看出在GO纳米片的表面涂覆了一些PANI均聚物，这可能是由于较高浓度的GO限制了苯胺单体的扩散。其具有独特的中空结构和较高的氮含量，中空纳米结构和氮掺杂的协同作用使该电极材料具有较高的比电容。

 

[1]Wang, Wen-Dong, Lin, et al. Nitrogen-doped graphene prepared by pyrolysis of graphene oxide/polyaniline composites as supercapacitor electrodes.[J]. Journal of Analytical & Applied Pyrolysis, 2016.