锂离子电池炭负极的结构与特性及其电化学性能

通过计算边缘碳原子及表面碳原子含量计算,研究边缘碳及表面碳原子含量对炭材料的电化学性能的作用机理。导出炭材料的结构与物理特性对炭材料的嵌锂性能的影响。通过对不同形貌、粒径、比表面积及有序程度的人造石墨、中间相炭微球及热解炭的电化学性能的研究,验证该机理的正确性。应用这一机理分析对人造石墨进行热处理改性,以及在人造石墨表面包覆无定形炭的改性作用。研究结果表明:边缘碳及表面碳原子的含量对固体-电解质中间相(SEI)膜的形成以及SEI膜的均匀、稳定性具有重要的作用,从而影响炭材料的首次不可逆容量及循环性能。     

研究称石墨烯电极有助修复感知功能

正研究人员成功将石墨烯电极植入小鼠脑部,并直接与神经元连接,这项技术未来可用于修复截肢、瘫痪甚至帕金森氏症患者的感知功能,协助他们更好地康复。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体,厚度与一层原子差不多。这种材料无论是弹性、强韧度以及拉伸性能方     

量子化学从头计算法计算石墨微晶中碳原子的净电荷

采用从头计算法在RHF/STO-3G水平上对石墨微晶中不同位置碳原子的净电荷进行量化计算;研究碳原子的净电荷与炭材料的微观结构变化规律;根据石墨的结构与成键特征,将石墨表面的碳原子分为边缘碳原子与基平面碳原子.研究结果表明：在单碳层及含多层碳的石墨微晶中,不同位置碳原子的净电荷数差别较大;基平面碳原子的电子云密度较小,均带部分正电荷;部分边缘碳原子的电子云密度较大,净电荷为负.随着平行于碳层的微晶尺寸La及垂直于碳层的微晶尺寸Lc的增大,边缘碳原子中电子云密度最大的碳原子所带的负电荷增加.     

锂离子电池碳负极中边缘碳及表面碳原子含量的理论计算

通过理论分析与计算得到边缘碳及表面碳原子含量的表达式。分析了石墨微晶结构与成键特征,研究了石墨微晶中边缘碳原子与基平面碳原子的电化学特性。结果表明:边缘碳原子比基平面碳原子更易于与其他原子或基团形成较为稳固的联接,电化学反应活性较高;在首次充电过程中,边缘碳原子附近电解质的分解与SEI膜成膜反应速度较快,有利于形成联接较为紧密的SEI膜;建立了紧密堆砌的正六棱柱颗粒模型,推导出理想石墨中边缘碳原子及表面碳原子含量与微晶参数、颗粒尺寸之间的关系式。通过引入适当因子,修正了实际石墨颗粒与理想石墨在结构、形貌、孔隙率等方面的差别,得到的表达式可适用于石墨、无定形碳及改性碳等多种碳材料碳原子含量的计算。     

以Kevlar聚合物与氧化锌为成分的“动力衬衫”

与以往不同,本期的化学热点仅有三篇新人榜论文,而且排名最后三位。论文群8报道了具有导电能力的石墨碳原子单层。该论文由伊利诺伊州西北大学的SonBinh Nguyen教授与Rodney Ruoff教授所领导的研究小组完成。他们经过研究发现,可以通过水合肼还原氧化石墨制备单层碳原子的石墨烯。此方法稍微有背常规,但非常有效,研究人员猜测,原理是肼攻击石墨表面的环氧化物上的氧形成环乙亚胺,然后消除氮原子,让碳原子以sp^2的状态生成石墨烯。     

半氟化的石墨片电子和磁特性

通过密度泛函理论研究了半氟化石墨片的电子结构和磁性特点,结果发现它是带隙约为1.00 eV的反铁磁间接带隙半导体。由于氟原子对被氟化的碳原子的吸引作用,被氟化的碳原子与未氟化的碳原子分属于两个不同平面,面间距离达到0.286,C-C键长也增加到1.501。通过半氟化,实现了材料由无磁性向反铁磁的转变,并打开了带隙,这预示着在未来的纳米功能材料中可能的应用。     

应用于超级电容器的碳原子线电极的电容性能研究

以新型碳材料--碳原子线为超级电容器电极材料.碳原子线由天然高分子淀粉高温催化热解而得,并通过浓硝酸处理的方法对其进行表面官能化.酸处理后碳原子线电极的电容性能测试采用循环伏安法,恒流充放电法和交流阻抗法.实验结果表明,酸处理后的碳原子线电极显示出较高的电容性能,在5mol/L硫酸水溶液中,在0.2A/g的放电电流密度下,该电极的比电容可达256F/g,同时具有较低的等效串联电阻和较好的循环稳定性.     

新方法可人工合成高质量石墨皤

[科技日报]据美国物理学家组织网10月17日报道,美国科学家表示,他们研发了一种人工合成高质量石墨烯的技术,新方法不仅可控且可进行扩展,有望为下一代电子设备的研制铺平道路。相关研究将发表在今年的第11期《碳》杂志上。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体,只有一层碳原子的厚度,是迄今最薄也最坚硬的材料,其导电、导热性能超强,远远超过硅和其他传统的半导体材料。科学家们认为,石墨烯有望彻底变革材料科学领域,未来或能取代硅成为电子元件材料,广泛应用于     

低温处理时钢铁中碳原子的扩散

讨论在各种温度下钢铁样品中碳原子的扩散行为．讨论了晶界、位错和点缺陷对碳原子扩散过程的影响，提出了钢铁材料在深冷处理中碳化物析出的可能机理．     

新方法可人工合成高质量石墨烯

[科技日报]据美国物理学家组织网10月17日报道,美国科学家表示,他们研发了一种人工合成高质量石墨烯的技术,新方法不仅可控且可进行扩展,有望为下一代电子设备的研制铺平道路。相关研究将发表在今年的第11期《碳》杂志上。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体,只有一层碳原子的厚度,是迄今最薄也最坚硬的     

C_(60):一种新型的碳素

C_(60)分子的六十个碳原子,组成一个削顶的二十面体,每个碳原子就分布在其顶点上。C_(60)分子又构成了二种晶格类型即立方面心(FCC)和六方密堆积(HCP)结构,生产C_(60)有二种方法:即激光蒸发石墨和直流电弧接触石墨,它们广泛地被用于材料的制备和天文物理研究。     

CpCo(CO)_2与乙炔反应的机理及乙炔插入时的区位选择性研究

应用密度泛函理论(DFT),研究了CpCo(CO)2(Cp=环戊二烯负离子)与HC≡CH的反应机理,重点探讨了反应过程中乙炔插入Co—C键时所产生的区位选择性.研究表明,由于羰基碳原子更易受到乙炔碳原子的亲核进攻,导致乙炔从羰基碳原子处插入比从非羰基碳原子处插入更有利.     

玻璃态碳的激光质谱研究

碳原子簇的结构多年来吸引着理论与实验化学家的兴趣。我们以脉冲激光作用于石墨和主要为石墨微晶的无定形碳(木炭,焦炭等),对所产生的碳原子簇离子的质谱加以分析,发现当碳原子数n=13时,碳原子簇的结构从链状向环状转化,为了进一步确定碳原子簇的结构规律,又选取了晶体构型不同的玻璃态碳为样品,以相同的方法研究。     

英首次将石墨烯变绝缘体 潜在市场万亿美元

<正>据美国物理学家组织网10月10日(北京时间)报道,英国曼彻斯特大学的科学家们在《自然·物理学》上撰文,描述了他们用两块硝酸硼和两块石墨烯组装成一个"巨无霸汉堡",这是科学家们首次将石墨烯变成绝缘体,这个"巨无霸汉堡"有望取代计算机内的硅芯片。石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的二维晶体,只有一层碳原子的厚度,是迄今最薄也最坚硬的材料,其导电、导热性能超强,远远超过硅和其他传统的半导体材料。     

石墨烯及其应用前景

正具有新型结构和优异性能的石墨烯对全球产业的发展具有重要意义,日益受到人们关注。如今,作为引领未来产业革命的关键性材料,石墨烯已成为材料领域的研究热点。石墨烯是什么2004年,英国科学家在实验室中从石墨上剥离出石墨薄片,并重复操作,最终得到仅由一层碳原子构成的薄片,即石墨烯。     

石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学生物传感应用研究进展

作为单原子厚度的二维碳原子材料,石墨烯由于其特殊的结构和理化性能而成为目前碳基材料中的一个研究热点。为了进一步拓宽石墨烯的应用范围和提高石墨烯的应用能力,需要对石墨烯或其衍生物进行功能化修饰。本文主要综述了石墨烯的功能化方法及功能化石墨烯基纳米复合材料在电化学生物传感应用领域的研究进展。     

空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响

为了了解空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算含不同空位碳原子数的缺陷zigzag型石墨烯纳米带的电子结构。研究结果表明:含缺陷的zigzag型石墨烯纳米带都呈现出类金属性的电子结构特征,其电子结构与缺失碳原子的含量及缺陷位置附近碳原子的饱和度密切相关;缺陷的存在会引入缺陷能级,当缺失的碳原子数为奇数时,费米面附近存在3条能级;当缺失的碳原子数为偶数时,费米面附近只有2条能级;随着空位缺陷的增加,缺陷处碳原子的不饱和度也增加,从而费米能附近的态密度峰出现相应衰减。     

外电场对碳原子线激发态特性的影响

利用含时密度泛函(Time-Dependent Density Functional Theory,TDDFT)方法在6-311++g**基组水平上研究了外电场对碳原子线前十个激发态特性和能级分布的影响.结果表明不同大小、不同方向的电场对碳原子线激发态和能级分布影响各不相同.其中沿分子轴方向较高的电场对碳原子线能级影响较为明显,影响了电子在分子中的输运,从而对碳原子线伏安特性产生一定的影响.     

双碳链体系中自旋过滤效应的第一性原理研究

采用第一性原理密度泛函理论方法研究了平行放置的双碳原子链体系中的自旋输运情况.将双碳原子链置于12个宽度锯齿型石墨烯纳米带组成的双电极中,研究发现:双碳原子链体系中的自旋过滤效果优于单条碳原子链体系中的自旋过滤效果; 更重要的是,在单条碳原子链体系中,当左右电极磁性反平行时,没有自旋过滤效果,双碳链结构彻底改变了单碳链体系中这种情况,即在双碳链体系中,不管2个电极的磁性是平行结构还是反平行结构,自旋过滤效果都近100%,是非常好的自旋过滤电子器件.     

布基球碳原子簇一般结构特点的探讨

用结构化学的原理和几何的方法研究了布基球碳原子簇的一般结构特点，指出碳原子簇都是由只有五元环和六元环组成的类球形碳笼，碳笼的曲率愈小，对称性愈强，该碳原子簇的稳定性愈大．