氮摻雜多孔石墨烯材料的制備及儲能應(yīng)用.pdf

1、研究改進能源存儲技術(shù)將是解決人類目前發(fā)展所遇到環(huán)境與能源問題非常有效的路徑。本論文以新型碳材料開發(fā)制備與電化學能源存儲應(yīng)用為研究目標，提出了一種全新的自下到上的方式制備氮摻雜多孔石墨烯（N-doped holey graphene，NhG）的化學合成路徑，并成功制備出了高比表面積，高N摻雜量，且含有大量表面孔的NhG。更重要的是，所制備NhG作為鋰離子電池負極材料和超級電容器電極材料都表現(xiàn)出了超高體積比容量值。本論文研究的主要工作內(nèi)容如

2、下：
　　1、發(fā)明了一種新穎的短時間內(nèi)快速制備氮摻雜碳點（N-doped carbon dots，N-CDs）的方法，得到了具有良好熒光特性的N-CDs。通過研究分析發(fā)現(xiàn)所制備的N-CDs由于過多的表面功能團和缺陷、導(dǎo)電性很差等因素不適合應(yīng)用于電化學儲能材料方面。
　　2、利用溶液燃燒合成（Solution combustion synthesis，SCS）思路原理制備NhG的方法，成功的制備出了具有高N摻雜量、大的比表面積

3、和高堆積密度的NhG。通過改變Zn(NO3)2?6(H2O)和葡萄糖相對比例與熱處理溫度可得到不同N摻雜量、比表面積和堆積形式的NhG樣品，可得到NhG高堆積密度（1.59 g cm-3）的樣品，同時具有高的N摻雜量。
　　3、NhG作為超級電容器電極材料表現(xiàn)出了超高體積比容量。所得 NhG作為超級電容器電極其在6M KOH水系電解液三電極測試中當充放電電流大小為0.5 A g-1時，N摻雜量最高且具有高堆積密度的NhG樣品則表現(xiàn)

4、出了超高體積比容量高達397 F cm-3，這與當前報道的石墨烯基或其他相關(guān)碳材料類最高的體積比容量值相當。
　　4、通過改進提出的制備 NhG的SCS合成路徑，以 Mg(NO3)2?6(H2O)代替Zn(NO3)2?6(H2O)，同時以成本更低的蔗糖代替葡萄糖，同樣制備出了密堆積形式的致密樣品NhG-m，其密度為1.26 g cm-3。
　　5、改進SCS方法后所制備的NhG作為鋰離子電池負極材料也表現(xiàn)出了超高的體積比容量