摻氮石墨烯水凝膠的制備及其電化學性能測試

彭成洋

（合肥工業大學化學與化工學院，安徽合肥230009）

眾所周知，碳材料一直是廣大科研人員的研究熱點，比如石墨、活性炭和石墨烯等都具有優異的性能。尤其是石墨烯，作為一種由sp2雜化碳原子的平面二維材料擁有很多獨特的性質，例如卓越的熱導率、大的比表面積、優異的導電率和良好的機械性能等[1-2]。正是基于如此多的優點使得石墨烯應用范圍非常廣泛，包括傳感器、催化劑、超級電容器[3-5]、鋰電池和生物醫藥領域等。石墨烯理論比表面積可高達2600 cm2g-1，理論比電容約為550 Fg-1，因此，它已經取代其他碳材料成為主要的研究熱點，應用在超級電容器方面[6-8]。然而，石墨烯納米片在很多反應中發生嚴重的團聚和堆疊現象，這在大大減少石墨烯比表面積的同時也使得它的比電容銳減。最近，科研人員發現，石墨烯納米材料可以通過自組裝構造成三維多孔石墨烯水凝膠，可以有效地阻止石墨烯的團聚和比表面積的減少。三維多孔結構的石墨烯水凝膠（GH）由于存在著幾百納米到幾微米大的孔隙，使得其具有很多特殊的性質，比如優秀的機械性能、大的比表面積、優異的導電性以及豐富的孔道等，這些優異的性能使其作為超級電容器電極材料表現出良好的電化學性能[9-12]。我們通常通過摻雜其他原子來調整石墨烯的電子性能和表面化學性能，使其展現出更好的電化學性能。在眾多的化學元素中，N被認為是最有前途的一種，因為N與C具有相近的電子數和半徑值。……