Review on recent progress in nitrogen-doped graphene: Synthesis, characterization, and its potential applications

ACS Catalysis

Volumn 2, Issue 5, 2012, Pages 781-794

  Wang, Haibo ^a   Maiyalagan, Thandavarayan ^a   Wang, Xin ^a  

^a Nanyang Technological University   (Singapore)

Author keywords

electrocatalysis; energy storage; field effect transistor; grapheme; nitrogen doping

Indexed keywords

BONDING CONFIGURATIONS; CHARACTERIZATION TECHNIQUES; GRAPHEME; N-DOPING; NITROGEN-DOPED; NITROGEN-DOPING; POTENTIAL APPLICATIONS; RECENT PROGRESS; SYNTHESIS METHOD; THEORETICAL STUDY;

ELECTROCATALYSIS; ENERGY STORAGE; FIELD EFFECT TRANSISTORS; GRAPHENE;

NITROGEN;

EID: 84860736699     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs200652y     Document Type: Review

References (118)

1. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666
2. Stoller, M. D.; Park, S.; Zhu, Y.; An, J.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2008, 8, 3498
3. Balandin, A. A.; Ghosh, S.; Bao, W.; Calizo, I.; Teweldebrhan, D.; Miao, F.; Lau, C. N. Nano Lett. 2008, 8, 902
4. Lee, C.; Wei, X.; Kysar, J. W.; Hone, J. Science 2008, 321, 385
5. Barone, V.; Hod, O.; Scuseria, G. E. Nano Lett. 2006, 6, 2748
6. Kosynkin, D. V.; Higginbotham, A. L.; Sinitskii, A.; Lomeda, J. R.; Dimiev, A.; Price, B. K.; Tour, J. M. Nature 2009, 458, 872
7. Li, X.; Wang, X.; Zhang, L.; Lee, S.; Dai, H. Science 2008, 319, 1229
8. Ponomarenko, L. A.; Schedin, F.; Katsnelson, M. I.; Yang, R.; Hill, E. W.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K. Science 2008, 320, 356
9. Ritter, K. A.; Lyding, J. W. Nat. Mater. 2009, 8, 235
10. Jiao, L.; Zhang, L.; Wang, X.; Diankov, G.; Dai, H. Nature 2009, 458, 877
11. Derycke, V.; Martel, R.; Appenzeller, J.; Avouris, P. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2773
12. Gong, K.; Du, F.; Xia, Z.; Durstock, M.; Dai, L. Science 2009, 323, 760
13. Wang, S. Y.; Wang, X.; Jiang, S. P. Langmuir 2008, 24, 10505
14. Wang, S. Y.; Yang, F.; Chen, S. L.; Jiang, S. P.; Wang, X. Electrochem. Commun. 2010, 12, 1646
15. Zhou, C.; Kong, J.; Yenilmez, E.; Dai, H. Science 2000, 290, 1552
16. Schedin, F.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Hill, E. W.; Blake, P.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S. Nat. Mater. 2007, 6, 652
17. Giovannetti, G.; Khomyakov, P. A.; Brocks, G.; Karpan, V. M.; van den Brink, J.; Kelly, P. J. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 026803
18. Chen, W.; Chen, S.; Qi, D. C.; Gao, X. Y.; Wee, A. T. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10418
19. Ewels, C. P.; Glerup, M. J. Nanosci. Nanotechnol. 2005, 5, 1345
20. Casanovas, J.; Ricart, J. M.; Rubio, J.; Illas, F.; Jiménez- Mateos, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8071
21. Kundu, S.; Nagaiah, T. C.; Xia, W.; Wang, Y.; Dommele, S. V.; Bitter, J. H.; Santa, M.; Grundmeier, G.; Bron, M.; Schuhmann, W.; Muhler, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14302
22. Matter, P. H.; Zhang, L.; Ozkan, U. S. J. Catal. 2006, 239, 83
23. Shao, Y.; Zhang, S.; Engelhard, M. H.; Li, G.; Shao, G.; Wang, Y.; Liu, J.; Aksay, I. A.; Lin, Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 7491
24. Biddinger, E. J.; Deak, D. V.; Ozkan, U. S. Top. Catal. 2009, 52, 1566
25. Zhang, L. P.; Xia, Z. H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11170
26. Groves, M. N.; Chan, A. S. W.; Malardier-Jugroot, C.; Jugroot, M. Chem. Phys. Lett. 2009, 481, 214
27. Lherbier, A.; Blase, X.; Niquet, Y. M.; Triozon, F.; Roche, S. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 036808
28. Wu, M.; Cao, C.; Jiang, J. Z. Nanotechnology 2010, 21, 505202
29. Deifallah, M.; McMillan, P. F.; Corà, F. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5447
30. Wei, D.; Liu, Y.; Wang, Y.; Zhang, H.; Huang, L.; Yu, G. Nano Lett. 2009, 9, 1752
31. Wang, X.; Li, X.; Zhang, L.; Yoon, Y.; Weber, P. K.; Wang, H.; Guo, J.; Dai, H. Science 2009, 324, 768
32. Huang, X.; Yin, Z.; Wu, S.; Qi, X.; He, Q.; Zhang, Q.; Yan, Q; Boey, F.; Zhang, H. Small 2011, 7, 1876
33. Guo, S.; Dong, S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2644
34. Wei, D.; Liu, Y. Adv. Mater. 2010, 22, 3225
35. Liu, H.; Liu, Y.; Zhu, D. J. Mater. Chem. 2011, 21, 3335
36. Reina, A.; Jia, X. T.; Ho, J.; Nezich, D.; Son, H.; Bulovic, V.; Dresselhaus, M. S.; Kong, J. Nano Lett. 2009, 9, 30
37. Zhang, J.; Zou, H.; Qing, Q.; Yang, Y.; Li, Q.; Liu, Z.; Guo, X.; Du, Z. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3712
38. Che, G.; Lakshmi, B. B.; Martin, C. R.; Fisher, E. R.; Ruoff, R. S. Chem. Mater. 1998, 10, 260
39. Maldonado, S.; Morin, S.; Stevenson, K. J. Carbon 2006, 44, 1429
40. Luo, Z.; Lim, S.; Tian, Z.; Shang, J.; Lai, L.; MacDonald, B.; Fu, C.; Shen, Z.; Yu, T.; Lin, J. J. Mater. Chem. 2011, 21, 8038
41. Qu, L.; Liu, Y.; Baek, J. B.; Dai, L. ACS Nano 2010, 4, 1321
42. Di, C. A.; Wei, D.; Yu, G.; Liu, Y.; Guo, Y.; Zhu, D. Adv. Mater. 2008, 20, 3289
43. Reddy, A. L. M.; Srivastava, A.; Gowda, S. R.; Gullapalli, H.; Dubey, M.; Ajayan, P. M. ACS Nano 2010, 4, 6337
44. Jin, Z.; Yao, J.; Kittrell, C.; Tour, J. M. ACS Nano 2011, 5, 4112
45. Imamura, G.; Saiki, K. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 10000
46. Cho, Y. J.; Kim, H. S.; Baik, S. Y.; Myung, Y.; Jung, C. S.; Kim, C. H.; Park, J.; Kang, H. S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 3737
47. Kudashov, A. G.; Okotrub, A. V.; Bulusheva, L. G.; Asanov, I. P.; Shubin, Y. V.; Yudanov, N. F.; Yudanova, L. I.; Danilovich, V. S.; Abrosimov, O. G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9048
48. Liu, J.; Webster, S.; Carroll, D. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15769
49. Lv, W. X.; Zhang, R.; Xia, T. L.; Bi, H. M.; Shi, K. Y. J. Nanopart. Res. 2011, 13, 2351
50. Zhang, C.; Fu, L.; Liu, N.; Liu, M.; Wang, Y.; Liu, Z. Adv. Mater. 2011, 23, 1020
51. Choucair, M.; Thordarson, P.; Stride, J. A. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 30
52. Deng, D.; Pan, X.; Yu, L.; Cui, Y.; Jiang, Y.; Qi, J.; Li, W. X.; Fu, Q.; Ma, X.; Xue, Q.; Sun, G.; Bao, X. Chem. Mater. 2011, 23, 1188
53. Droppa, R.; Hammer, P.; Carvalho, A. C. M.; dos Santos, M. C.; Alvarez, F. J. Non-Cryst. Solids 2002, 299-302, 874
54. Journet, C.; Maser, W. K.; Bernier, P.; Loiseau, A.; Lamy de la Chapelle, M.; Lefrant, S.; Deniard, P.; Lee, R.; Fischer, J. E. Nature 1997, 388, 756
55. Suenaga, K.; Colliex, C.; Demoncy, N.; Loiseau, A.; Pascard, H.; Willaime, F. Science 1997, 278, 653
56. Panchakarla, L. S.; Subrahmanyam, K. S.; Saha, S. K.; Govindaraj, A.; Krishnamurthy, H. R.; Waghmare, U. V.; Rao, C. N. R. Adv. Mater. 2009, 21, 4726
57. Ghosh, A.; Late, D. J.; Panchakarla, L. S.; Govindaraj, A.; Rao, C. N. R. J. Exp. Nanosci. 2009, 4, 313
58. Subrahmanyam, K. S.; Panchakarla, L. S.; Govindaraj, A.; Rao, C. N. R. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4257
59. Guo, B.; Liu, Q.; Chen, E.; Zhu, H.; Fang, L.; Gong, J. R. Nano Lett. 2010, 10, 4975
60. Geng, D.; Chen, Y.; Chen, Y.; Li, Y.; Li, R.; Sun, X.; Ye, S.; Knights, S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 760
61. Kinoshita, K. Carbon: Electrochemical and Physicochemical Properties; Wiley: New York, 1988.
62. Sheng, Z. H.; Shao, L.; Chen, J. J.; Bao, W. J.; Wang, F. B.; Xia, X. H. ACS Nano 2011, 5, 4350
63. Li, X.; Wang, H.; Robinson, J. T.; Sanchez, H.; Diankov, G.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15939
64. Golberg, D.; Bando, Y.; Bourgeois, L.; Kurashima, K.; Sato, T. Carbon 2000, 38, 2017
65. Morant, C.; Andrey, J.; Prieto, P.; Mendiola, D.; Sanz, J. M.; Elizalde, E. Phys. Status Solidi A 2006, 203, 1069
66. Suenaga, K.; Johansson, M. P.; Hellgren, N.; Broitman, E.; Wallenberg, L. R.; Colliex, C.; Sundgren, J. E.; Hultman, L. Chem. Phys. Lett. 1999, 300, 695
67. Imran Jafri, R.; Rajalakshmi, N.; Ramaprabhu, S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 7114
68. Wang, Y.; Shao, Y.; Matson, D. W.; Li, J.; Lin, Y. ACS Nano 2010, 4, 1790
69. Jeong, H. M.; Lee, J. W.; Shin, W. H.; Choi, Y. J.; Shin, H. J.; Kang, J. K.; Choi, J. W. Nano Lett. 2011, 11, 2472
70. Lin, Y. C.; Lin, C. Y.; Chiu, P. W. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 133110
71. Long, D.; Li, W.; Ling, L.; Miyawaki, J.; Mochida, I.; Yoon, S. H. Langmuir 2010, 26, 16096
72. Wang, D. W.; Gentle, I. R.; Lu, G. Q. Electrochem. Commun. 2010, 12, 1423
73. Zhang, L. S.; Liang, X. Q.; Song, W. G.; Wu, Z. Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 12055
74. Cançado, L. G.; Pimenta, M. A.; Neves, B. R. A.; Dantas, M. S. S.; Jorio, A. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 247401
75. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Saito, R.; Jorio, A. Phys. Rep. 2005, 409, 47
76. Ferrari, A. C.; Meyer, J. C.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F.; Piscanec, S.; Jiang, D.; Novoselov, K. S.; Roth, S.; Geim, A. K. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 187401
77. Tuinstra, F.; Koenig, J. L. J. Chem. Phys. 1970, 53, 1126
78. Nemanich, R. J.; Solin, S. A. Phys. Rev. B 1979, 20, 392
79. Cançado, L. G.; Takai, K.; Enoki, T.; Endo, M.; Kim, Y. A.; Mizusaki, H.; Jorio, A.; Coelho, L. N.; Magalhães-Paniago, R.; Pimenta, M. A. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 163106
80. Das, A.; Pisana, S.; Chakraborty, B.; Piscanec, S.; Saha, S. K.; Waghmare, U. V.; Novoselov, K. S.; Krishnamurthy, H. R.; Geim, A. K.; Ferrari, A. C.; Sood, A. K. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 210
81. Ni, Z. H.; Wang, H. M.; Kasim, J.; Fan, H. M.; Yu, T.; Wu, Y. H.; Feng, Y. P.; Shen, Z. X. Nano Lett. 2007, 7, 2758
82. Graf, D.; Molitor, F.; Ensslin, K.; Stampfer, C.; Jungen, A.; Hierold, C.; Wirtz, L. Nano Lett. 2007, 7, 238
83. Wu, Y. H.; Yu, T.; Shen, Z. X. J. Appl. Phys. 2010, 108, 071301
84. Zhao, L.; He, R.; Rim, K. T.; Schiros, T.; Kim, K. S.; Zhou, H.; Gutiérrez, C.; Chockalingam, S. P.; Arguello, C. J.; Pálová , L.; Nordlund, D.; Hybertsen, M. S.; Reichman, D. R.; Heinz, T. F.; Kim, P.; Pinczuk, A.; Flynn, G. W.; Pasupathy, A. N. Science 2011, 333, 999
85. Casiraghi, C.; Pisana, S.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Ferrari, A. C. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 233108
86. Gupta, A.; Chen, G.; Joshi, P.; Tadigadapa, S.; Eklund, P. C. Nano Lett. 2006, 6, 2667
87. Ferrari, A. C. Solid State Commun. 2007, 143, 47
88. Herz, M.; Giessibl, F. J.; Mannhart, J. Phys. Rev. B 2003, 68, 045301
89. Zheng, B.; Hermet, P.; Henrard, L. ACS Nano 2010, 4, 4165
90. Yu, Y. L.; Hu, Y. P.; Liu, X.; Deng, W. Q.; Wang, X. Electrochim. Acta 2009, 54, 3092
91. Sun, S.; Murray, C. B.; Weller, D.; Folks, L.; Moser, A. Science 2000, 287, 1989
92. Kristian, N.; Yan, Y. S.; Wang, X Chem. Commun. 2008, 353
93. Kristian, N.; Yu, Y. L.; Gunawan, P.; Xu, R.; Deng, W. Q.; Liu, X. W.; Wang, X. Electrochim. Acta 2009, 54, 4916
94. Wang, Y.; Nguyen, T.; Liu, X.; Wang, X. J. Power Sources 2010, 195, 2619
95. Aihara, J. I. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 7487
96. Kurak, K. A.; Anderson, A. B. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6730
97. Huang, S. F.; Terakura, K.; Ozaki, T.; Ikeda, T.; Boero, M.; Oshima, M.; Ozaki, J. I.; Miyata, S. Phys. Rev. B 2009, 80, 235410
98. Yu, L.; Pan, X.; Cao, X.; Hu, P.; Bao, X. J. Catal. 2011, 282, 183
99. Paulus, U. A.; Schmidt, T. J.; Gasteiger, H. A.; Behm, R. J. J. Electroanal. Chem. 2001, 495, 134
100. Nagaiah, T. C.; Kundu, S.; Bron, M.; Muhler, M.; Schuhmann, W. Electrochem. Commun. 2010, 12, 338
101. Niwa, H.; Horiba, K.; Harada, Y.; Oshima, M.; Ikeda, T.; Terakura, K.; Ozaki, J. I.; Miyata, S. J. Power Sources 2009, 187, 93
102. Okamoto, Y. Appl. Surf. Sci. 2009, 256, 335
103. Tsai, C. W.; Tu, M. H.; Chen, C.-J.; Hung, T. F.; Liu, R. S.; Liu, W. R.; Lo, M. Y.; Peng, Y. M.; Zhang, L.; Zhang, J.; Shy, D. S.; Xing, X. K. RSC Adv. 2011, 1, 1349
104. Liang, Y.; Li, Y.; Wang, H.; Zhou, J.; Wang, J.; Regier, T.; Dai, H. Nat. Mater. 2011, 10, 780
105. Avouris, P.; Chen, Z.; Perebeinos, V. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 605
106. Schwierz, F. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 487
107. Wei, X. L.; Fang, H.; Wang, R. Z.; Chen, Y. P.; Zhong, J. X. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 012107
108. Son, Y. W.; Cohen, M. L.; Louie, S. G. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 216803
109. Yu, S. S.; Zheng, W. T.; Wen, Q. B.; Jiang, Q. Carbon 2008, 46, 537
110. Li, Y.; Zhou, Z.; Shen, P.; Chen, Z. ACS Nano 2009, 3, 1952
111. Biel, B.; Blase, X.; Triozon, F.; Roche, S. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 096803
112. Perebeinos, V.; Tersoff, J.; Avouris, P. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 027402
113. Zhou, X.; Park, J. Y.; Huang, S.; Liu, J.; McEuen, P. L. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 146805
114. Pan, D.; Wang, S.; Zhao, B.; Wu, M.; Zhang, H.; Wang, Y.; Jiao, Z. Chem. Mater. 2009, 21, 3136
115. Wu, Z. S.; Ren, W.; Xu, L.; Li, F.; Cheng, H. M. ACS Nano 2011, 5, 5463
116. Wang, H.; Zhang, C.; Liu, Z.; Wang, L.; Han, P.; Xu, H.; Zhang, K.; Dong, S.; Yao, J.; Cui, G. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5430
117. Cho, Y. J.; Kim, H. S.; Im, H.; Myung, Y.; Jung, G. B.; Lee, C. W.; Park, J.; Park, M. H.; Cho, J.; Kang, H. S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 9451
118. Jia, L.; Wang, D. H.; Huang, Y. X.; Xu, A. W.; Yu, H. Q. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11466