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北大:氮掺杂垂直取向的石墨烯薄膜,用于多功能电极相关应用

成果简介

北京大学刘忠范院士(点击蓝色字体有导师详细介绍)和张艳锋研究员团队在《ACS NANO》期刊发表名为“Highly Conductive Nitrogen-Doped Vertically Oriented Graphene toward Versatile Electrode-Related Applications”的论文,研究通过使用射频等离子体增强化学气相沉积(rf-PECVD),在高硼硅玻璃衬底上生长了高质量的垂直取向石墨烯(VG)薄膜。还基于甲烷/乙腈前体的合成策略,通过氮掺杂来调整载流子浓度。当该氮掺杂VG薄膜的透明率为88%时,其电阻可以降低至约2.3kΩ·sq–1,导电性比常规的基于甲烷前体PECVD产品提升了一倍多。该合成方法可制造30英寸规模的均匀氮掺杂的石墨烯玻璃,从而促进其在高性能可开关窗户中的应用。另外,这种氮掺杂的VG膜也可被用作电催化放氢反应的有效电催化剂。

图文导读

北大:氮掺杂垂直取向的石墨烯薄膜,用于多功能电极相关应用

图1高硼硅玻璃上大规模均匀氮掺杂VG薄膜的合成

北大:氮掺杂垂直取向的石墨烯薄膜,用于多功能电极相关应用

图2基于氮掺杂VG膜的智能窗户

北大:氮掺杂垂直取向的石墨烯薄膜,用于多功能电极相关应用

图3 氮掺杂VG膜在HER中的电催化性能

小结

通过rf-PECVD方法,分别使用乙腈和甲烷作为氮源和碳前体,在玻璃基板上获得了均匀氮掺杂的VG膜。这项工作对于高导电的氮掺杂VG薄膜的大面积制备,及其在光电设备、智能窗户和能源相关领域的广泛应用具有重要意义。

参考文献:

北大:氮掺杂垂直取向的石墨烯薄膜,用于多功能电极相关应用

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