سنتز و رسوب هم‌زمان نانوپوشش گرافن دوپ شده با نیتروژن به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی

ایجاد پوشش گرافن دوپ شده با نیتروژن معمولا در دو یا سه مرحله زمانبر سنتز گرافن، دوپ نیتروژن و رسوب آن بر زیرلایه انجام می‌شود. در این پژوهش، با استفاده از فرایند پلاسمای الکترولیتی کاتدی، در یک مرحله، نانوورق‌های گرافن توربواستراتیک کم لایه دوپ شده با نیتروژن، سنتز شده و بر سطح زیرلایه نیکل رسوب داده شد. افزودن اوره به‌عنوان پیش ماده نیتروژنی به الکترولیت حاوی اتانول منجر به دوپ نیتروژن در ساختار گرافنی هم‌زمان با تشکیل آن در فرایند پلاسمای الکترولیتی می‌شود. این فرایند در اتمسفر محیط، تحت ولتاژ 800 ولت و در زمان بسیار کوتاه یک دقیقه انجام ‌شد. طیف سنجی انتشار نوری تخلیه جرقه حضور نیتروژن در پوشش را نشان داد. همچنین بررسی شدت و موقعیت باند d 2 در طیف رامان حضور نانوورق‌های چندلایه گرافنی را تایید کرد. افزایش 9cm ^-1 در مکان باند g در طیف رامان با افزودن اوره به الکترولیت، غلظت بیش از 1.4 درصدی نیتروژن در پوشش را تایید کرد. بنابراین روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی می‌تواند فرایند یک مرحله‌ای و ساده برای ایجاد پوشش نانوورق‌های کم لایه گرافن دوپ شده با نیتروژن باشد. 

simultaneous synthesis and deposition of nitrogen doped graphene nanocoating by cathodic electrolytic plasma

the production of nitrogen doped graphene coating usually requires two or three time consuming processes of graphene synthesis, nitrogen doping and deposition on substrate. in this study, nitrogen doped turbostratic graphene based material was synthesized and deposited on nickel substrate by the cathodic plasma electrolysis process in one step. the addition of urea, as nitrogen precursor, to ethanol electrolyte causes nitrogen doping of graphene structure and graphene formation by electrolytic plasma simultaneously. this process was carried out at the atmospheric pressure, under 800 v voltage within a very short time of one minute. the glow discharge optical emission spectroscopy showed the presence of nitrogen in coating. also, studying the 2d band intensity and position at raman spectrum confirmed the presence of multi layer graphene nano sheets. the 9cm 1 increase of g band position at raman spectrum, by addition of urea to electrolyte, confirmed the concentration of 1.4% nitrogen in coating. thus, the cathodic plasma electrolysis can be a facile one step method for the simultaneously production and doping of graphene nano sheets coating on ni surfaces.