石墨烯可控掺杂研究取得新进展

国家纳米科学中心宫建茹研究组采用离子注入技术,通过高能离子轰击使石墨烯产生碳原子空位缺陷。然后,在氨气气氛中高温退火,利用氨气分解产生的氮原子来填补碳原子空位缺陷,实现了在石墨烯中氮原子的掺杂。由氮原子掺杂后的石墨烯制备的场效应器件具有n型导电性质,进一步证实了氮原子的掺杂效果。另外,通过调节离子注入剂量、退火温度等条件,     

Ni负载弯曲石墨烯表面电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了Ni在曲率K1=0.024、K2=0.065、K3=0.105、K4=0.146、K5=0.162和K6=0.186六种不同弯曲程度石墨烯表面的吸附情况和电子结构。研究结果如下:当曲率K4为0.146时,Ni与石墨烯体系结合能最小,此时Ni原子位于C—C键桥位,且C—C键被打断。对差分电荷和Mulliken电荷的分析发现,在负载Ni原子的弯曲石墨烯体系中,Ni失去电子给石墨烯。对体系态密度的研究发现,负载Ni原子的弯曲石墨烯体系费米能级上移,与差分电荷和Mulliken电荷分析结果一致,即石墨烯得到电子。本工作将可能影响Ni负载石墨烯体系对一些小分子,如CO、N H3、O2和NO2的敏感性。     

石墨烯的制备以及在化学储能中的应用

石墨烯的二维空间结构十分独特,因此在电学、热学、力学方面性能优异,是目前发现的一种巨大的应用前景新潜力材料。本文主要介绍了石墨烯的制备,以及石墨烯在储氢、超级电容器、锂离子电池以及锂空气电池等化学储能领域中的应用。     

Mn掺杂对Li4Ti5O（12）结构影响的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理计算了对Li4Ti5O12体系进行Ti位掺杂后的各种属性,包括掺杂后的晶格参数,优化体积,体系总能以及嵌入电压等。计算结果显示对体系掺入少量Mn原子会使体系体积收缩,并且会降低体系的平均嵌入电压。更有趣的是,靠近Mn原子的八面体TiO6结构出现扭曲,且有发生了Jahn-Teller效应。     

探析功能化石墨烯修饰电化学传感器的应用

文章介绍了多种功能化石墨烯复合型材料修饰电极,制备高灵敏度的电化学传感器的应用。主要概述了石墨烯纳米复合材料修饰电极和石墨烯基电化学传感器,尤其是在药物分析和重金属离子检测中的优势和发展前景。     

2维原子晶体材料的研究现状与未来

近年来,以石墨烯为代表的2维原子晶体材料因其独特的2维结构、丰富而新奇的物理化学性质与广阔的应用前景,迅速成为凝聚态物理与材料科学领域的研究前沿。本文概要地介绍了石墨烯的制备、石墨烯的物理与物性、石墨烯的可能应用及其他2维原子晶体材料的研究进展,并对2维原子晶体材料的未来发展趋势进行了分析与讨论。     

Nb合金化对Ti_5Si_3韧性影响的理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,通过计算弹性常数、体模量B以及剪切模量G以及经验常数G/B、泊松比和柯西压力预测(Ti1-xNbx)5Si3的韧脆性;并利用态密度以及差分电荷密度从电子角度给予解释。结果表明:随Nb含量的增加,其韧性逐渐增强。从电子结构角度分析(Ti1-xNbx)5Si3韧性增加的原因:Nb的加入使得Ti6g3d电子与Si3p电子强键结合减弱;沿c轴方向原子键合强烈的方向性发生改变;同时(001)面间距增大。     

氧化石墨烯给药系统研究进展

因抗癌药物多数在体内靶向性不强,生物相容性弱,并且在体内难以保持长效作用等,抗癌药物的研发一直比较困难。药物载体能很好的改进药物治疗的缺陷,例如壳聚糖、碳纳米管、微囊微球、脂质体等等,氧化石墨烯,由于其优越的性质和结构,使其在材料领域、生物医学领域、电子设备领域等众多领域得到高速发展,在生物医学领域,氧化石墨烯可以作为药物载体进行体内给药、可以进行结构修饰进行细胞成像,特别是修饰改性后的氧化石墨烯在体内表现优越,且氧化石墨烯对抗癌药物的高负载率,都使其作为抗癌药物载体发展迅速。     

氮掺杂石墨烯的制备方法及在电催化还原方面的应用

氮掺杂石墨烯作为一种改性后的石墨烯材料,保留了石墨烯在电学和力学方面优异的性能,并且氮原子的掺杂将会引入N-C键,增强材料电负性。目前已经可以通过多种方法制备出含有不同氮含量和不同氮种类的氮掺杂石墨烯。本文综述了部分不同氮含量和不同氮物种的氮掺杂石墨烯的合成方法,以及氮掺杂石墨烯在电催化还原领域的一些应用。     

一种还原氧化石墨烯柔性传感器

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的,只有一层原子厚度的二维晶体,具有光学性能、高热导性能、力学性能和室温铁磁效应等性能。石墨烯材料的发展使得传感器的发展如虎添翼。很多优质传感器的诞生也使生活和生产变得更加智能。本文基于石墨烯材料论述了石墨烯柔性传感器和压力传感器的研究进展。     

过程工程所二维碳材料在光转换领域的应用研究取得进展

<正>中科院过程工程所王丹研究组在二维碳材料在光转换领域应用方面的研究取得进展。石墨烯材料,由于其特异的C原子六方排列的网状结构,拥有其他材料无法比拟的大比表面积,高的导电性和载流子流动性。基于此,石墨烯及其衍生物材料被广泛应用于提取和传导由吸收光子的半导体及高分子材料产生的载荷,从而大幅度提高光电及光催化器件的效率。石墨炔材料,类似于石墨烯,却含有以C原子三键结合为主的网络结构,被认为     

团簇物理学研究进展

团簇是原子、分子向固相材料过渡的桥梁,由于其显著的量子尺寸效应而表现出许多特别的,与原子、分子和固体材料不同的物理、化学性质。本文针对团簇的结构、性质等特点,从团簇的磁性、光学、生物医学、催化、储氢和超原子等方面对其结构、性质以及潜在应用的研究进展进行简述。     

广闻博见

美制成世界最薄气球美国研究人员用单层碳制成世界上最薄气球,气球厚度为一个原子,同时具有很强的防漏性能。这种气球由石墨烯制成。美国纽约科内尔大学物理学家保罗·麦克尤恩说,他们研制小型石墨烯     

石墨烯“多层糕”可做纳米变压器

据物理学家组织网10月15日（北京时间）报道,英国曼彻斯特大学研究人员最新研究显示,把单原子层精确地堆叠起来,有望造出大量新型材料和设备,石墨烯及有关单原子厚度晶体为此提供了广阔的选择。他们按照期望的顺序,将石墨烯和氮化硼的单原子层晶体一层压一层地堆叠起来,构建出一种“多层糕”,可作为纳米级的变压器。相关论文发表在10月14日的《自然·物理学》杂志网站上。     

国内首片15英寸单层石墨烯在渝问世

日前,中科院重庆绿色智能技术研究院（简称中科院重庆研究院）正式公开宣布,该院已经成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯。石墨烯是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,可以作为制备新型触摸屏的核心部分——透明电极的材料。据中科院重庆研究院微纳制造与系统集成研究中心副主任史浩飞介绍,石墨烯只有0．34纳米厚。     

美找到量产石墨烯的简单方法

美国北伊利诺伊大学的科学家在6月出版的《材料化学》杂志上发表论文称,他们发现了一种可大规模生产石墨烯的简单方法：通过在干冰中燃烧纯金属镁的方式就能够直接将二氧化碳转化成多层石墨烯（厚度小于10个原子）。     

复合半导体石墨烯与氮化镓界面结构的性质

正本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对单层石墨烯(2×2)/氮化镓(3~1/2×3~1/2)的异质结构进行了研究。重点讨论了界面处的几何结构,电子结构,表面的功函数以及石墨烯诱导的电荷密度的变化。计算表明,当单层石墨烯附在氮化镓表面时,其结合力为范德瓦尔斯力,体系表现出半导体特性,石墨烯在K点附近的狄拉克锥结构不再存在,并形成大小为0.12eV的带隙。表面的功函数为5.26eV,电子不容易脱离体系表面。计算结果为石墨烯作为氮化镓材料的吸附层的设计和应用提供了理论依据。     

纳米碳管艺术

提起纳米碳管,很多人都知道,那可是纳米科技中的明星。纳米碳管是由碳原子组成的中空的纳米管状分子,强度和钢材相当,密度只是钢的116;它可以用来存储氢,储氢效率比现有的储氢材料高出一倍;纳米碳管中空的结构可被利用开发药物输运载体;奇特的电学特性可以被用来制作未来分子计算机中的晶体管,等等。     

吸附气体小分子石墨烯的紫外光谱的第一性原理研究

为研究吸附气体小分子的石墨烯紫外光谱,可以能够灵敏准确的测量出石墨烯吸附的气体小分子的种类。本文采用杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*的基组上优化了吸附CO,H2O,CH4气体分子的石墨烯的稳定结构。采用杂化密度泛函B3LYP方法在6-31+G*的基组上计算了吸附CO,H2O,CH4气体分子的石墨烯的稳定状态下的电子结构。基于Gelius模型,算出其紫外光谱。这为通过光学手段研究和制备高灵敏度的气体小分子探测器探索了一条新的道路。     

Ti45Zr35Ni17Cu3准晶电极的电化学性能

Ti基准晶由于其特殊的晶体结构而成为具有前途的新型贮氢材料。Ti45Zr38Ni17准晶最大吸氢量时,氢原子与金属原子比约等于2,明显高于普通金属间化合物贮氢材料,但其平台压力低,氢很难放出。为了改善准晶的气态放氢性能,Takasaki等采用机械合金化及热处理的方法制备了Ti45Zr38Ni17准晶粉末。该粉末达到最大贮氢量时,氢原子与金属原子比等于1.5,这可能是由于准晶中含有少量的Ti2Ni型晶体相的原因。同时,在充放氢过程中,准晶相不稳定。Majzoub等采用电化学方法氢化Ti45Zr38Ni17准晶,贮氢量最大时氢原子与金属原子比为1.9,并且在充氢过程中无晶体相生成。到目前为止,准晶作为镍氢电池负极材料的电化学贮氢性能的研究未见报道。在本章中,将研究Ti45Zr38Ni17Cu3准晶作为镍氢电池负极时的最大放电容量和循环稳定性。为了对比,也研究了非晶合金的相关电化学性能。