在這項(xiàng)研究中，我們深入表征了氮摻雜還原氧化石墨烯(NrGO)的結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)關(guān)注碳缺陷以闡明其導(dǎo)電性。為此，我們特意選擇了三種不同的NrGO材料，它們通過不同的代表性合成方法制備，即水熱法、高溫輔助法和溫和反應(yīng)法。正如X射線光電子能譜所證實(shí)的那樣，所有材料在氧和氮方面都具有不同的官能團(tuán)分布。有趣的是，紅外光譜表明這些材料表現(xiàn)出與氧和氮官能團(tuán)相關(guān)的相似碳缺陷分布，盡管缺陷濃度不同。NrGO材料在石墨sp
2碳晶格方面存在顯著差異，使用各種技術(shù)進(jìn)行表征，包括近邊X射線吸收精細(xì)光譜、拉曼光譜和粉末 X 射線衍射。我們的研究表明，詳細(xì)說明sp
2雜化環(huán)簇的結(jié)構(gòu)是理解NrGO材料電子轉(zhuǎn)移特性的關(guān)鍵。此外，在電導(dǎo)率的對數(shù)與NrGO材料的芳香性之間發(fā)現(xiàn)了有趣的線性關(guān)系，為設(shè)計(jì)具有類似碳基電導(dǎo)率官能團(tuán)的共軛碳材料提供了一種新的通用且簡單的工具，正如報(bào)道的那樣NrGO材料。
圖 1. 材料制備方法和簡要化學(xué)成分示意圖
圖2. NrGO材料中的官能團(tuán)分布。 (a) NrGO(M)、NrGO(T)和NrGO(H)的O 1s、(b) N 1s。 (c) C 1s XPS分布
圖 3. NrGO樣品中sp
2和sp
3碳含量的評估。 (a) NrGO(M)、NrGO(T)和NrGO(H)的IR和(b) NEXAFS光譜。
圖 4. NrGO材料中 sp
2 雜化環(huán)簇大小的評估。 (a)拉曼光譜和 (b) NrGO(M)、NrGO(T) 和 NrGO(H)的PXRD圖案。
圖 5. NrGO 材料的電導(dǎo)率。(a) 作為芳香性函數(shù)的電導(dǎo)率的對數(shù)。（b）作為芳香性函數(shù)的NrGO材料的電導(dǎo)率和氮含量。
相關(guān)科研成果由韓國江源國立大學(xué)Ji Soo Roh和Hee Wook Yoon等人于2021發(fā)表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.1c01228）上。原文Carbon Lattice Structures in Nitrogen-Doped Reduced Graphene Oxide: Implications for Carbon-Based Electrical Conductivity。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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