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學者通過電子云調控發現石墨相變新機制

學者通過電子云調控發現石墨相變新機制

  • 分類:新聞資訊
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2021-08-17 09:06
  • 訪問量:

【概要描述】

學者通過電子云調控發現石墨相變新機制

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從中國科學技術大學獲悉,朱艷武教授團隊通過原位x射線研究和第一原理計算,提出了3R石墨到2H石墨的層間滑移路徑,通過研究薄層石墨在同一區域與氮化鋰接觸前后的拉曼信號變化,證實了電荷態的變化。相關成果發表在國內知名學術期刊《納米快報》上。

 

 

 

石墨作為鋰離子電池正極材料和石墨烯制備領域的重要原料,通常含有兩種晶格結構:六方相(2H)和斜方相(3R)。其中2H相的能量較低,在粉末中所占比例較高;3R相能量高,在粉末中所占比例一般較低。但隨著石墨顆粒的破碎,鱗片直徑減小,3R相的比例逐漸增加,達到50%。

 

 

 

最近的研究表明,3R石墨的能帶結構包含三維Dirac錐,電子態有間隙,低溫下電子輸運主要由表面態控制;3R疊置三層石墨烯表面的平坦能帶有助于產生強相關現象,導致自發對稱破缺,如鐵磁有序態和表面超導態?,F有研究中石墨相變,為了所有3 r相轉變成2 h階段石墨粉,常常需要在高溫高壓使石墨化,或使用激光加熱、電阻加熱和其他手段,這需要艱苦的條件下,能耗高。

 

 

 

經過長期的研究,研究人員發現,在石墨粉中加入少量的氮化鋰晶體粉末,可以在低溫下實現大切片尺寸的宏觀石墨粉由3R相完全轉變為2H相。它進一步發現石墨相變機制條件下,功函數的差異會導致一些電子的轉移時石墨的共軛π電子云氮化鋰晶體石墨粉聯系,導致石墨層間距的異常增加,顯著降低了石墨層之間的滑移能壘,使3R相在更溫和的條件下轉變為2H相。

 

 

 

本研究成果有望通過調控石墨電子云的形貌,實現對石墨堆垛形貌和性能的精確控制,也為其他碳基材料的結構調控和新型碳材料的制備提供新的思路。

 

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