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    學(xué)者通過電子云調(diào)控發(fā)現(xiàn)石墨相變新機(jī)制

    學(xué)者通過電子云調(diào)控發(fā)現(xiàn)石墨相變新機(jī)制

    • 分類:新聞資訊
    • 作者:
    • 來源:
    • 發(fā)布時間:2021-08-17 09:06
    • 訪問量:

    【概要描述】

    學(xué)者通過電子云調(diào)控發(fā)現(xiàn)石墨相變新機(jī)制

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    從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,朱艷武教授團(tuán)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(qū)域與氮化鋰接觸前后的拉曼信號變化,證實(shí)了電荷態(tài)的變化。相關(guān)成果發(fā)表在國內(nèi)知名學(xué)術(shù)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(lǐng)域的重要原料,通常含有兩種晶格結(jié)構(gòu):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(dá)到50%。

     

     

     

    最近的研究表明,3R石墨的能帶結(jié)構(gòu)包含三維Dirac錐,電子態(tài)有間隙,低溫下電子輸運(yùn)主要由表面態(tài)控制;3R疊置三層石墨烯表面的平坦能帶有助于產(chǎn)生強(qiáng)相關(guān)現(xiàn)象,導(dǎo)致自發(fā)對稱破缺,如鐵磁有序態(tài)和表面超導(dǎo)態(tài)?,F(xiàn)有研究中石墨相變,為了所有3 r相轉(zhuǎn)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(jīng)過長期的研究,研究人員發(fā)現(xiàn),在石墨粉中加入少量的氮化鋰晶體粉末,可以在低溫下實(shí)現(xiàn)大切片尺寸的宏觀石墨粉由3R相完全轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>2H相。它進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)石墨相變機(jī)制條件下,功函數(shù)的差異會導(dǎo)致一些電子的轉(zhuǎn)移時石墨的共軛π電子云氮化鋰晶體石墨粉聯(lián)系,導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)?span style="font-family:arial;">2H相。

     

     

     

    本研究成果有望通過調(diào)控石墨電子云的形貌,實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)調(diào)控和新型碳材料的制備提供新的思路。

     

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