双空位缺陷双层石墨烯储钠性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的色散修正方法,研究了Na吸附和嵌入在双空位缺陷(DV)双层石墨烯(BLG)体系中的形成能、电荷转移、电极电势和扩散行为。形成能计算表明,无论单个Na原子在BLG表面吸附还是层间嵌入,均在DV空位中心处更稳定。电荷密度分布和Bader电荷计算表明Na与BLG的结合方式表现出离子性。Na嵌入DV缺陷BLG层间,缺陷浓度增加使BLG由AB堆垛向AA堆垛转变过程推迟;使Na在DV缺陷BLG的表面和层间能够稳定储钠的容量之和增至262.75 mAh?g~(-1),对应浓度Na与C摩尔比为2:17,储钠浓度继续增加,Na在BLG表面吸附容易产生枝晶或团簇。当层间嵌入Na原子时,表面Na原子向DV缺陷中心方向扩散能垒减小、表面Na原子沿相反方向的扩散能垒增加,DV缺陷的存在提高了BLG表面捕获Na的能力。     

冲击压缩下蓝宝石光学性质的晶向效应

本文基于第一性原理计算方法,研究了a向、c向和r向蓝宝石理想晶体和含氧离子空位点缺陷晶体在0-180 GPa冲击压力范围内的光学性质.波长在1550 nm处理想晶体的折射率数据表明,在蓝宝石Corundum、Rh2O3以及CalrO_3相区,其折射率分别表现出强、弱以及强的晶向效应.波长在0-250 nm范围内理想晶体的能量损失谱结果指明,在Corundum和Rh_2O_3结构相区,其晶向效应不明显;在CalrO_3结构相,主峰附近的波段范围内,蓝宝石的能量损失谱有一定的晶向效应:c和r向的主峰强度基本相同,但a向主峰强度明显高于c和r向主峰强度.缺陷晶体数据表明:氧离子空位点缺陷对蓝宝石折射率和能量损失谱晶向效应的影响较微弱.     

改性芳纶纤维接枝氧化石墨烯的研究

借助硅烷偶联剂APTS的桥联作用,将氧化石墨烯接枝到紫外辐照改性的芳纶纤维表面,制成改性芳纶纤维接枝氧化石墨烯(m-AF-GO)的杂化材料.经FTIR、XPS和SEM测试表明氧化石墨烯成功接枝到改性芳纶纤维表面,且比未改性的芳纶纤维具有更加粗糙的表面.TGA显示改性芳纶纤维表面接枝氧化石墨烯提高了芳纶纤维的热稳定性.相比于芳纶纤维/炭黑/天然橡胶(AF/CB/NR)材料,m-AF-GO/CB/NR材料表现出更优异的界面相互作用和机械性能.     

Au-Pd/石墨烯和Au-Pd/碳纳米管催化电化学氧化甲酸（英文）

利用化学还原法合成了石墨烯和碳纳米管负载的Au-Pd纳米粒子.石墨烯负载的Au-Pd纳米粒子(AuPd/G)的粒径远小于碳纳米管负载的Au-Pd纳米粒子(Au-Pd/CNTs)的粒径,且Au-Pd纳米粒子在复合材料上分布均匀.与碳纳米管负载的Au-Pd纳米粒子催化剂相比,石墨烯负载的Au-Pd催化剂对甲酸的催化显示出更好的电催化活性,结果表明作为Au-Pd纳米粒子的基底,石墨烯可以明显提高Au-Pd纳米粒子的电催化活性.在0.1mol/L H_2SO_4中,该纳米修饰电极对甲酸有良好的电催化作用,甲酸在电极上的氧化动力学过程为扩散控制过程.     

光学元件兆声辅助化学刻蚀工艺参数优化

对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明:兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。     

新型石墨烯-壳聚糖/二茂铁衍生物/细胞色素c修饰电极的制备及其用于亚硝酸钠的检测研究

具有共轭结构的分子导线是构筑分子电子器件的重要组成单元,而含有二茂铁单元的该类化合物具有良好的电化学性质,被广泛研究。基于此,本实验通过Sonogashira交叉偶联等反应合成了一种新型二茂铁乙炔衍生物( Fc-NH2),并经红外( IR)、核磁共振(1 H NMR和13 C NMR)、质谱( MS)和循环伏安( CV)等方法表征。利用Fc-NH2与石墨烯-壳聚糖( GH-CS)之间的相互作用制备了GH-CS/Fc-NH2复合物,并成功用于细胞色素c(Cytc)的固定,得到GH-CS/Fc-NH2/Cytc修饰电极。研究表明,GH-CS/Fc-NH2/Cytc/GCE在-0.2 V附近出现一对峰,对应于Cytc的可逆氧化还原峰。此电极对NaNO2有良好的电催化作用,在1×10-7~1.5×10-4 mol/L范围内,NaNO2浓度与氧化峰电流呈良好的线性关系,检测限低至4×10-8mol/L。此修饰电极不但可以实现细胞色素c的直接电化学,也可以用于定量检测NaNO2。     

科学家用石墨烯制造出超级电容

据每日科学网站报道,澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容,其使用寿命可与传统电池相媲美,且能量密度为现有超级电容的12倍,可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。相关研究发表在最新一期的《科学》杂志上。超级电容一般由多孔的碳组成,其中灌满了液体电解质(其主要作用是负责传输电荷)。超级电     

科学家首次实现锗基石墨烯大规模生长 将助推石墨烯在半导体工业界广泛应用

中科院上海微系统所信息功能材料国家重点实验室SOI课题组与超导课题组,采用化学气相淀积法在锗衬底上直接制备出大面积、均匀的、高质量单层石墨烯。相关成果日前发表于《自然》杂志子刊《科学报告》。石墨烯在机械、电学、光学和化学方面的优异性能,具有巨大的应用前景。目前,化学气相沉积法是制备高质量、大面积石墨烯的最主要途径。但是,在石墨烯的生长过程中,金属基底是必不可少     

褶皱与晶界耦合作用对石墨烯断裂行为的影响

由CVD方法制备的石墨烯含有大量的晶界,通常还带有许多褶皱,本文通过分子动力学方法研究了具有褶皱和晶界的石墨烯 平面拉伸断裂行为,结果显示,在垂直晶界方向,褶皱能够显著提高小角度双晶石墨烯的断裂应力,断裂应力增幅最 大约为50%,褶皱对断裂应力的影响随晶界角的增大减弱,导致双晶石墨烯断裂应力对晶界角不敏感,只略低于单晶石墨 烯,和实验结果完全吻合;在沿晶界方向,褶皱对双晶石墨烯断裂应力影响不明显. 另外,褶皱可以显著提高双晶石墨烯的断 裂应变,增幅最大约为100%. 增强机制归纳主要如下:通过面外变形,褶皱可以部分释放晶界5-7环中C---C键的预拉伸变形, 提高双晶石墨烯的断裂应力;褶皱可以降低相邻5-7环之间相互作用,导致断裂应力对晶界角不敏感;在拉伸作用下,褶皱被部分 拉平,这可以显著降低C---C键面内拉伸变形,导致断裂应变显著增大. 本研究为准确理解多晶石墨烯断裂行为提供重要帮助.