1、石墨烯自從在2004年被首次制備出來(lái)，在短短幾年內(nèi)，就成為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。石墨烯也因其優(yōu)異的物理、化學(xué)性能而被應(yīng)用到諸如儲(chǔ)能、化工、光電、傳感等許多領(lǐng)域，石墨烯產(chǎn)業(yè)目前也處于快速發(fā)展和成熟的過(guò)程中。隨著應(yīng)用的進(jìn)一步深入，未經(jīng)改性的純石墨烯已經(jīng)很難滿足需求，比如:本征石墨烯的零帶隙特性，限制了其在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用;石墨烯自身的電化學(xué)性能無(wú)法完全滿足新一代儲(chǔ)能器件的要求，需要和特定材料進(jìn)行復(fù)合以提升綜合性能。摻雜是改變石墨烯特性最有

2、效的手段之一。本論文從理論上研究了包括氮原子在內(nèi)的幾種非金屬原子插層對(duì)石墨烯的性能調(diào)控作用，還分別實(shí)驗(yàn)制備了氮摻雜石墨烯和二氧化錫納米晶體以及磷酸釩鋰納米顆粒的復(fù)合材料，測(cè)試了復(fù)合材料的性能。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)現(xiàn)有石墨烯摻雜的理論研究主要關(guān)注替代摻雜和缺陷修飾，本論文對(duì)石墨烯插層摻雜的理論研究進(jìn)行了有效補(bǔ)充，提出了SiC(0001)面上外延生長(zhǎng)的雙層石墨烯被包括氮原子在內(nèi)的非金屬原子插層的模型，采用第

3、一性原理分析的方法研究了其能帶特性和界面磁性。為了作對(duì)比，先分別研究了氟，氯，氧，氮原子可能的插層方式以及插層前后的能帶和界面磁性等的變化，然后匯總進(jìn)行了橫向比較。發(fā)現(xiàn)通過(guò)增加氟原子的吸附濃度，可以精確地將體系從n型摻雜調(diào)制到電中性，再調(diào)制到p型摻雜，同時(shí)界面磁性也跟著發(fā)生變化。氯摻雜特性和氟摻雜類似。氧原子修飾則能產(chǎn)生p型摻雜。氮原子修飾能給石墨烯打開一個(gè)小的帶隙。該部分研究對(duì)石墨烯性能調(diào)控具有一定價(jià)值。
　　(2)采用水合肼蒸

4、氣還原的方法，制備出了二氧化錫納米顆粒晶體和氮摻雜石墨烯的復(fù)合材料，并用X射線衍射圖，XPS能譜圖，透射電鏡圖，拉曼光譜等進(jìn)行了表征，研究了復(fù)合材料的形貌、微觀結(jié)構(gòu)、成分。二氧化錫納米顆粒負(fù)極雖然具有較高的理論容量，但循環(huán)穩(wěn)定性極差。為了探究氮摻雜石墨烯對(duì)二氧化錫電化學(xué)性能的影響，將該復(fù)合材料和對(duì)照組的二氧化錫納米顆粒制備成扣式電池負(fù)極，做了比容量和循環(huán)性能等方面的測(cè)試。相對(duì)二氧化錫基負(fù)極而言，該復(fù)合材料負(fù)極具有更高的比容量和更穩(wěn)定的循

5、環(huán)性能。
　　(3)實(shí)驗(yàn)并示范了一種能快速制備氮摻雜石墨烯和碳包覆磷酸釩鋰納米顆粒復(fù)合材料的簡(jiǎn)單方法。為了作對(duì)比，還制備了石墨烯和碳包覆的磷酸釩鋰納米顆粒的復(fù)合材料，以及碳包覆的磷酸釩鋰納米顆粒材料。表征了三組樣品的形貌、微觀結(jié)構(gòu)和成分。并對(duì)三組正極材料進(jìn)行了循環(huán)性能、倍率性能、長(zhǎng)周期穩(wěn)定性等測(cè)試，測(cè)試結(jié)果的比較可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氮摻雜對(duì)石墨烯的性能影響，以及氮摻雜石墨烯對(duì)磷酸釩鋰納米顆粒的電化學(xué)性能的影響。該部分研究對(duì)于磷酸釩鋰正極