Abstract
氮摻雜石墨烯為最薄的奈米材料，具有永續使用潛力。本研究 研發結合有機溶劑與離子液體的綠色電化學調控製程，簡便快速製備 多功能的氮摻雜石墨烯。藉由調控電解液中的陰陽電荷、極性和非極 性溶劑，可以調控製備不同功能的氮摻雜石墨烯。使用酸性或鹼性電 解液時，環境中含有較多氫離子或氫氧根離子時，得以製備能被離子 穩定分散的石墨烯，生成較薄的氮摻雜石墨烯。理論計算顯示氮摻雜 石墨烯的表面被氫離子或氫氧根離子包圍時，在水中較穩定，結果一 致。以有機溶劑二甲基亞碸或乙醇取代電解液中的水時，生成的氮摻 雜石墨烯含氧數量會減少，推論為疏水性的氮摻雜石墨烯，在電極附 近生成者易被有機溶劑拉離電極表面，不易被電極附近的自由基氧 化。理論計算顯示二甲基亞碸或乙醇對氮摻雜石墨烯的作用力較水 強，有助於其分散於有機溶劑中，結果一致。本研究合成的氮摻雜石 墨烯展示高電阻的材料用途。本研究提出反應機制，為調控氮摻雜石 墨烯厚度與表面性質的學理基礎；使用綠色離子液體及少量溶劑及電 化學調控製備氮摻雜石墨烯方法，相較於傳統方法需要用到大量之強 氧化劑、強酸、強還原劑、熱能製備單一產品，為對環境友善，單製 程多功能產品的綠色化學。