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石墨烯是由碳原子组成的具有单分子层厚度的二维层状晶体结构,具有非常优异的电子传输性能、良好的机械性能以及较高的比表面积,在实验和理论研究方面都引起了极大地关注。大量的理论和实验研究表明,采用杂原子掺杂(B,N,F,S和P)能够有效地修饰石墨烯的表面结构、调整石墨烯的电子结构和提高墨烯的载流子迁移率,改善石墨烯的电化学活性,为石墨烯的应用提供了更加广阔的领域。本文通过一步水热反应,以三乙胺三氢氟酸盐为氮氟掺杂剂,制备了氮氟共掺杂的石墨烯。研究了水热反应温度对石墨烯中的氮氟掺杂量和化学键结构的影响。研究结果表明在150℃条件下进行水热反应16 h能够制得高氮含量(3.24 at%)和氟含量(10.09 at%)的氮氟共掺杂石墨烯。并对掺杂机理进行了分析,高温水热反有利于氮掺杂反应的进行,反应温度的升高可提高石墨烯中的氮含量,;但是氟掺杂过程随着反应温度上升的经历了一个先增加后降低的过程,这是由于氟掺杂过程涉及到氟化和脱氟两个反应,两个反应的共同作用,决定了氟元素的掺杂含量。将不同反应温度下制备的氮氟共掺杂石墨烯作为锂离子电池的负极材料。电化学测试结果表明,与氮掺杂或氟掺杂石墨烯相比,氮氟共掺杂石墨烯表现出了更优异的电化学性能:其可逆容量可达1075 mAh·g-1(100 mA·g-1下),同时表现出较高的倍率性能(305 mAh·g-1在5 A·g-1下)和良好的循环稳定性(在5 A·g-1下循环2000圈以后,容量保持率高达95%以上)。这是因为氮元素和氟元素掺杂进入石墨烯的骨架不仅为锂离子嵌入提供了更多的储存空间和反应位点,同时提高了石墨烯的导电率和表面化学活性。氮元素和氟元素之间的协同耦合作用使得氮氟共掺杂石墨烯的具有优异的电化学性能。结果显示氮氟共掺杂石墨烯是高性能锂离子电池理想的负极材料。