氮掺杂石墨烯的制备及其电催化氧气还原性能

马贵香^1,2，赵江红¹，郑剑锋¹，朱珍平¹

1. 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室2. 中国科学院研究生院

摘 要：通过改良Hummers法制备氧化石墨（Graphite oxide,GO）,采用爆炸辅助还原法将GO还原剥离并原位掺杂得到氮掺杂石墨烯（Nitrogen-doped graphene,N-RGO）。采用TEM、SEM、FI-IR、XPS、XRD及Raman等分析手段对N-RGO的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转环盘电极技术测试了其电催化氧气还原活性。TEM和SEM结果表明,爆炸条件下GO被很好地剥离开来,得到只有几层厚度的石墨烯;FI-IR及XPS结果表明,GO中大部分含氧官能团被脱除,C/O原子比达到26.2,是目前所得GO还原程度非常高的方法之一,且氮元素成功掺杂进石墨烯晶格中,掺杂氮的原子质量分数约为2.11%;电化学测试结果显示,氧气还原的极限扩散电流由非氮掺杂石墨烯（Reduced graphene oxide,RGO）的0.24mA提高到N-RGO的0.49 mA,尽管爆炸辅助还原得到的RGO对氧气还原也显示出较好的催化活性,但掺杂之后的N-RGO具有更高的催化活性。

关键词：爆炸;氧化石墨;氮掺杂石墨烯;氧气还原;