中国科大氮掺杂类石墨烯
研究获进展
　　氮掺杂石墨烯被认为是有应用前景的锂离子电池电极材料，理论和实验研究表明，氮掺杂石墨烯的储锂性能很大程度上依赖于氮掺杂量。然而，大量的氮原子掺杂到晶格里会降低其结构稳定性，故电池容量等电化学性能的进一步提高和改善受到限制。
　　近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）博士生郑方才和材料系硕士生杨阳通过理论模拟计算，提出了边缘氮掺杂和孔洞额外储锂的思想，并设计出了一种能实现边缘氮掺杂，避免边缘被羧基、羟基修饰的氮掺杂类石墨烯粒子的制备工艺，制备了高氮掺杂的多孔类石墨烯粒子。作为锂离子电池电极材料表现出优异的储锂性能。
　　利用高含氮配合物ZIF-8为前驱物在惰性气氛中焙烧一步法制备了高氮掺杂的类石墨烯粒子。这种方法能有效地避免类石墨烯粒子边缘易生成羟基、羧基、环氧基等官能团，有利于氮原子在石墨烯晶格内及边缘掺杂，提高掺杂量。此外，焙烧后所形成的类石墨烯粒子聚集体内含大量孔洞，其内表面富含吡啶、吡咯型氮掺杂原子，理论模拟计算表明，这种特殊的孔道结构可以提供额外的储锂容量，而且有利于充放电循环过程中锂离子和电解质的传输，提高锂离子的迁移速率。这些结构使所制备的氮掺杂类石墨烯粒子的电化学性能提高，容量和循环稳定性提升，有潜在的应用前景。该研究得到了国家自然科学基金委和中科院等有关项目的资助。（鑫）