金属原子催化作用下缺陷石墨烯薄膜的自修复过程

采用分子动力学方法,模拟了金属原子存在条件下缺陷石墨烯的自修复过程.模拟采用了Ni和Pt两种金属原子作为催化剂,通过改变系统温度,得到了多组模拟结果.观察对比了模拟结束时获得的原子构型图,并通过计算修复过程中石墨烯内5,6,7元环的数量变化,研究了不同金属原子对缺陷石墨烯的催化修复效果,发现在适当的温度(1600 K和2000 K)下,与无金属原子条件下的修复结果相比,两种金属原子都表现出了一定的催化修复能力,且Ni表现出的催化修复能力要优于Pt.为了探究其背后的机理,我们模拟了部分典型的结构演变.发现Ni和Pt原子分别会导致"环内跳出"和"断环"的局部结构转变,并且在不同温度下均表现出不同程度捕获碳链的能力.此外,观察了两种金属原子在平面内外的不同迁移行为,并通过绘制金属原子的迁移路线,计算其迁移量,进一步研究了两种金属原子不同的催化修复机理.研究结果有利于认识不同金属原子具有的不同催化修复效果,理解不同金属原子的催化作用机制,有助于针对缺陷石墨烯的修复选择合适的催化剂.