窒素ドーピングとグラフェン酸化物の減少を同時に行う
Xiaolin Li1, Hailiang Wang, Joshua T Robinson
1Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, California 94305, USA.
Journal of the American Chemical Society
|October 13, 2009
まとめ
研究者は,窒素ドーピングされた,減少グラフェン酸化物 (GO) のシートを作成するための単純な化学方法を開発しました. このプロセスは,アンモニアでGOを冷却し,実用的なアプリケーションのために伝導性が向上したN-ドープされたGOを生成します.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 化学 化学は化学です.
背景:
- 酸化グラフェン (GO) はグラフェンの前駆体ですが,その性質は酸素を含む機能群によって制限されています.
- 窒素ドーピングは,グラフェンベースの材料の電子的および化学的性質を高めることができます.
- N-ドーピングされた減少グラフェン酸化物 (rGO) のスケーラブルな方法の開発は,先進的なアプリケーションにとって極めて重要です.
研究 の 目的:
- N-ドーピングされた減少グラフェン酸化物 (rGO) を大量に生産するためのシンプルでスケーラブルな化学方法の開発.
- 退火温度とアンモニア処理がN-ドーピングレベルとGOの減少に及ぼす影響を調査する.
- 合成されたN-ドーピングされたrGOのN-ドーピング構成と電気的性質を特徴付ける.
主な方法:
- グラフェン酸化物 (GO) をアンモニア (NH3) 大気の中で様々な温度で熱アニリングする.
- N-ドーピングレベル,構成,および酸素含有量を分析するためのX線光電子スペクトロスコーピー (XPS).
- 導電性とドーピング行動を評価するために,個々のN-ドーピングされたrGOシートデバイスの電気測定.
主要な成果:
- GOのNドーピングは300°Cまで低温で達成され,500°Cでの最適なドーピング (~5%N) が達成されました.
- アンモニアでの火は,GOの酸素含有量を (約28%から約2%) 大幅に低下させ,Hの火と比較して伝導性が増加しました.
- XPSは,ピリジニンと四次性窒素の構成を明らかにし,四次性Nは,より高い解熱温度 (>900°C) で増加した.
- N-ドーピングされたrGOは,ディラック点に対する負のゲート電圧によって示されるn型電子ドーピング行動を示した.
結論:
- アンモニア・アニリングを用いた簡単な化学的方法により,大量にN-ドーピングされた減少グラフェン酸化物を効果的に生成します.
- アンモニア処理は,GOを削減し,より高い伝導性を達成するために,水素アニリングよりも効果的です.
- 合成されたN-ドーピングされたrGOは,n型半導体特性を示し,様々な電子アプリケーションに適しています.
