在這項研究中，我們深入表征了氮摻雜還原氧化石墨烯(NrGO)的結構，重點關注碳缺陷以闡明其導電性。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法。正如X射線光電子能譜所證實的那樣，所有材料在氧和氮方面都具有不同的官能團分布。有趣的是，紅外光譜表明這些材料表現(xiàn)出與氧和氮官能團相關的相似碳缺陷分布，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，使用各種技術進行表征，包括近邊X射線吸收精細光譜、拉曼光譜和粉末 X 射線衍射。我們的研究表明，詳細說明sp
2雜化環(huán)簇的結構是理解NrGO材料電子轉移特性的關鍵。此外，在電導率的對數(shù)與NrGO材料的芳香性之間發(fā)現(xiàn)了有趣的線性關系，為設計具有類似碳基電導率官能團的共軛碳材料提供了一種新的通用且簡單的工具，正如報道的那樣NrGO材料。
圖 1. 材料制備方法和簡要化學成分示意圖
圖2. NrGO材料中的官能團分布。 (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 材料的電導率。(a) 作為芳香性函數(shù)的電導率的對數(shù)。（b）作為芳香性函數(shù)的NrGO材料的電導率和氮含量。
相關科研成果由韓國江源國立大學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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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