基于氮掺杂石墨烯的摩擦纳米发电机
应用物理
2021-07-27 v1 材料科学
化学物理
摘要
收集所有可用的清洁能源是有助于摆脱当前对非可持续能源依赖的重要策略。近来，摩擦纳米发电机（TENGs）作为一种新型机械能收集器已获得关注，为电池提供了有效替代，尤其适用于便携式设备。此处，通过掺入氮掺杂石墨烯（N_graphene）获得了少层石墨烯基电极的增大的电容，使 TENGs 的功率输出增强 3 倍。研究了 TENGs 性能对不同 N_graphene 类型的电子性质的依赖关系，这些类型在掺杂浓度以及 N-吡啶位点和 N-石墨位点的相对含量上有所不同。这些位点具有不同的电子亲和势，并协同贡献于 N_graphene 电容与电阻性质的变化，进而贡献于 TENG 性能。结果表明，当 N_graphene（一种 n 型半导体）置于正摩擦电材料与电极之间时，TENG 的功率增强，而当其置于与负摩擦电材料的界面时，电性能出现劣化。该行为根据 N_graphene 量子电容对电极化学势的依赖性得以解释，该化学势随摩擦起电在两电极上诱导的相反极化而移动。
引用
@article{arxiv.2107.12114,
title = {Nitrogen-doped graphene based triboelectric nanogenerators},
author = {Giuseppina Pace and Michele Serri and Antonio Esau del Rio Castillo and Alberto Ansaldo and Simone Lauciello and Mirko Prato and Lea Pasquale and Jan Luxa and Vlastimil Mazánek and Zdenek Sofer and Francesco Bonaccorso},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.12114},
year = {2021}
}