用于高质量氮掺杂石墨烯的“由内而外”生长方法

通过在镍上利用镍的催化特性及氮原子在其体相中的溶解度，制备了高质量的氮掺杂石墨烯。遵循标准化学气相沉积步骤，将预先氮掺杂的镍基底暴露于含碳前驱体中，使得偏析至表面的氮原子被截留在生长中的石墨烯网络中。通过扫描隧道显微镜和 X 射线光电子能谱进行的形貌与化学表征表明，该工艺可产出平坦、宽阔且连续的氮掺杂石墨烯层。实验结果与对可能结构模型的详尽密度泛函理论分析相结合，从而在原子尺度上清晰描述了石墨烯网格中观察到的氮原子的多种构型。该生长方法具有潜在的可扩展性，适用于生产具有明确氮中心的高性能纳米器件，可用作无金属碳基催化剂，应用于电化学、能源存储、气体存储/传感或废水处理等多个领域。