眾所周知,石墨烯是第一個合成的二維（2D）原子晶體。由于其優(yōu)異的性能,包括剛度,強(qiáng)度,彈性,高導(dǎo)熱性,極高的電子遷移率和可調(diào)節(jié)的帶隙,引起了極大的關(guān)注。作為一種令人著迷的一體化材料,石墨烯可以取代許多應(yīng)用中的其他材料,并帶來技術(shù)突破。尤其是石墨烯的三維雜原子摻雜材料-摻氮多孔石墨烯,由于其具有優(yōu)異的導(dǎo)電性,高比表面積,超大的孔體積,優(yōu)異的親水性使得其在能量儲存,催化,環(huán)境吸附領(lǐng)域具有不可替代的作用。然而,現(xiàn)階段摻氮多孔石墨烯材料的合成仍存在許多亟待解決的關(guān)鍵性問題:構(gòu)筑三維石墨烯結(jié)構(gòu)所用的模板去除問題和氮原子引入過程難以控制均勻且含量低等問題。因此開發(fā)一種簡便、低成本和高效的制備氮摻雜三維石墨烯材料的方法仍然充滿挑戰(zhàn)。本文首先采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉淀法（PECVD）,在易熱解模板-石墨化氮化碳（g-C₃N₄）上實現(xiàn)碳層沉積,隨后采用高溫?zé)峤夥?使模板g-C₃N₄熱解,實現(xiàn)原位造孔和氮原子摻雜的同步進(jìn)行,制得富氮多孔類石墨烯（NPGCs）。該制備工藝的優(yōu)點是避免了模板去除的復(fù)雜步驟以及同步實現(xiàn)造孔... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯發(fā)現(xiàn)時間軸[26]

圖 1.4 制備流程圖[50]Fig. 1.4 Schematic illustration of the preparation procedure[50]幾乎在代等人報道的工作的同一時間，Antonietti 等人也詳細(xì)研究了通過雙氰胺（DCA）-陰離子型 IL 制備的 NC[51]。[DCA]為基礎(chǔ)的離子液體的個獨特的特征。一個是高氮含量，另一個是部分開發(fā)的石墨狀結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致高電導(dǎo)率，甚至高于石墨。在這兩項開創(chuàng)性工作之后，許多離子液并用作制備納米晶體的前體。然而，在大多數(shù)情況下，有機(jī)陽離子在 3分解，并且在高溫?zé)峤膺^程中組分碎片蒸發(fā)。因此，只有少數(shù)昂貴的含非質(zhì)子傳遞離子液體，合成時間長，可以產(chǎn)生碳基材料。另外，將上述得到的 NC 用作氧還原反應(yīng)（ORR）的催化劑。利用 ILs，Lu 等人通過離16mimBF4與聚（苯并惡嗪-共-甲醛樹脂）的自組裝形成的 B 和 N 共摻雜聚合物的碳化，合成了具有多種長度可變孔徑的多孔 B 和 N 共摻雜石墨在碳前體聚合過程中使用 ILs 作為摻雜雜原子可以促進(jìn)碳前體在有機(jī)分解度。由于其特殊的納米結(jié)構(gòu)和表面特性，這些材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電容性

圖 2.1 PECVD 設(shè)備裝置示意圖Fig. 2.1 Schematic demonstration of synthesis graphene with PECVD equipment因為該設(shè)備的等離子體發(fā)射裝備使管式爐中的氣體發(fā)生解離，需要氣體處于稀薄的狀態(tài)，可以說處于真空條件下效果最佳。因此，在爐體的尾部加上真空泵使管式爐的壓力處于負(fù)壓狀態(tài)，并且起到將尾氣帶出的作用。在正式實驗開始之前，需要一個氣體置換過程，也就是利用真空裝置將石英管及氣路內(nèi)的空氣抽出，然后停泵通入惰性氣體-氬氣，最后打開真空泵且常開。（2）其他儀器與設(shè)備在整個材料制備與測試過程中需要使用到的其他儀器設(shè)備主要包括：將材料溶于水時用到的超聲清洗器、燒杯、量筒、離心機(jī)、磁力攪拌器；制備富氮大孔容石墨烯所用到的天平等。相應(yīng)的部分儀器所對應(yīng)的型號及廠家，如表 2.2 所示：表 2.2 實驗儀器及設(shè)備Table 2.2 List of instruments used in the experiment


本文編號：3621460