成果简介
由于与未掺杂石墨烯相比，杂原子掺杂石墨烯改善了局部电子结构，因此对储能应用非常感兴趣。然而，一种制备具有特殊微观结构的杂原子掺杂石墨烯的可调谐方法仍值得开发。本文，江汉大学iyuan Liang等研究人员在《ACS Materials Lett》期刊发表名为“Facile and Tunable Synthesis of Nitrogen-Doped Graphene with Different Microstructures for High-Performance Supercapacitors”的论文，研究通过原位层间自组装方法，分别采用原位形成的Fe3（PO4）2和有机胺作为催化剂和碳源，容易地合成了具有不同微观结构的新型氮掺杂石墨烯。
通过调整有机胺、辛胺和十二胺中的烷基链长度，分别获得了气泡状和片状氮掺杂石墨烯。在三电极超级电容器测试中，除了双层电容外，由于富N特性，所制备的石墨烯电极材料确实表现出赝电容，提供了良好的速率能力（20a g–1时为166Fg–1）和循环性能（20ag–1时20000次循环中96%的电容保持率）。更重要的是，对称超级电容器的研究显示，由于实现了良好的能量和功率密度以及长期的循环性，其实用性很有前景。因此，这项工作为具有理想微观结构的杂原子掺杂石墨烯的简易合成建立了一个新的里程碑，用于能源储存和其他应用。
图文导读
图1、气泡状N掺杂石墨烯（BNG）和片状氮掺杂石墨烯（SNG）的合成流程及机理。
图2、BNG和SNG材料的形貌
图3.三电极构型中的碱超级电容器性能研究
图4.三电极配置中的酸性超级电容器性能研究。
图5.BNG基对称超级电容器在酸性电解质中的电化学性能
小结
综上所述，所获得的BNG材料在超级电容器的应用方面具有很大的潜力，所提出的制备方法不仅可以启发各种杂原子掺杂的G材料的合成，而且在其他应用方面也应该很有前途，包括电催化和/或锂离子电池。
文献：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.2c01092
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