石墨烯的化学稳定性因基底而显著不同

正石墨烯一个广为人知的用途是能够保护金属免受氧化.我国学者最新的研究发现,基底上石墨烯自身的抗氧化性能会因基底而显著变化,在一些金属表面甚至会自发氧化.石墨烯是由碳原子组成的具有六方蜂窝晶格的二维单原子层晶体,具有优异的电子性质和大的比表面积.其电子迁移率可达到光速的1/300,兼具惊人的力学性能,比强度是钢的100倍.这些特性使得石墨烯成为制造新一代电子等功能器件的候选材料.但同时,石墨烯的每个原子均     

Ru(0001)表面石墨烯的外延生长及其担载纳米金属催化剂的研究

采用室温下吸附乙烯结合高温退火的方法在Ru(0001)表面上制备了单层石墨烯结构. 利用扫描隧道显微镜(STM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了石墨烯的生长过程以及石墨烯的表面形貌和结构. 以单层石墨烯为模板, 制备了尺寸和空间分布比较均一的Pt纳米团簇.     

石墨烯材料在水处理中的应用:传质机制与吸附特性

石墨烯由于独特的单原子层二维结构和高比表面积等优异性能而被用作选择性分离膜和吸附剂,在水处理领域具有潜在的应用前景.本文综述了石墨烯纳米多孔膜和层状堆叠的氧化石墨烯渗透膜对气体、水及离子的传质行为.纳米多孔膜因其制备技术和不成熟的打孔技术等原因而具有一定局限性;而层状渗透膜由于制备方法简单、成本低、高通透性和高选择性等优点,在水净化领域具有广阔的应用空间.进一步综述了石墨烯吸附材料对水中重金属离子、染料和有机污染物的吸附行为,分析了石墨烯材料表面官能团与污染物的相互作用机理.最后展望了石墨烯材料在膜分离、海水淡化和污染物去除等环境应用中的机遇和挑战.     

锂离子在石墨烯材料中的嵌入脱出机制

采用还原氧化石墨法制备了石墨烯材料, 运用X 射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电、循环伏安和电化学阻抗谱(EIS)等对其结构、表面形貌和电化学嵌锂性能进行了表征. XRD, SEM 和AFM 研究结果表明, 所制备的材料主要为层数少于10 层的石墨烯材料; 充放电结果表明, 石墨烯材料电极具有较高的可逆容量和较好的循环性能, 但也存在较大的首次不可逆容量, 不可逆容量主要归因于首次充放电过程中石墨烯材料表面固体电解质相界面膜(SEI 膜)的形成和充放电循环过程中石墨烯材料的自发堆叠. EIS 结果表明, 石墨烯材料电极表面SEI 膜主要在0.95~0.7 V 之间形成, 测得锂离子在石墨烯材料电极中电化学嵌入反应的对称因子α 为0.446.     

石墨烯基气体传感器

石墨烯作为一种由单层碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状二维晶体材料,拥有许多优异的力学和电学性能,在传感领域具有很大的应用潜力.在室温下超高的电子迁移率以及超大的比表面积这两个突出的特点,使石墨烯有希望成为一种具有超高灵敏度的气体传感器材料.作为一种典型的二维材料,石墨烯结构中的每个原子都可以被认为是表面原子,因此理想情况下每个原子都可以和气体发生相互作用,这使得基于石墨烯材料的气体传感器具有超高的传感响应以及超低检测限(甚至可以检测到1个分子).为了进一步提升传感性能,目前的研究主要从两个方面对石墨烯基气体传感器进行优化:(1)设计不同工作原理的气体传感器,满足不同的应用领域;(2)设计不同敏感材料的气体传感器,对石墨烯表面进行改性或与其他材料(金属、金属氧化物和有机聚合物)进行复合,使结构具有一定的特异性,提升气体传感器的气体选择性.本文将从上述两个方面综述气体传感器的主要研究成果和最新研究进展,并对未来一段时间内气体传感器的可能研究方向和重点研究内容等进行展望.     

硅烯表面的氢吸附

硅烯是类似于石墨烯的单原子层硅薄膜.作为硅的一种新型同素异形体,其拥有奇特的狄拉克电子态,可带来新奇的物理性质,近年来引起人们的广泛关注.由于硅烯中硅原子的化学键未饱和,可以用来吸附外来原子,从而实现对硅烯的化学修饰以及电子态的调控.本文主要介绍了不同原子在硅烯上吸附的一些理论进展,以及最近在实验上对Ag(111)上的单层硅烯进行氢化的重要研究结果.     

铜表面化学气相沉积石墨烯的研究进展:生长行为与控制制备

以铜作为基体的化学气相沉积法(CVD)是近年来发展起来的制备石墨烯的新方法,具有产物质量高、层数均一等优点,已成为制备大面积、单层石墨烯的主要方法.本文围绕铜表面CVD控制生长石墨烯,结合对石墨烯的结构和生长行为的初步认识,介绍了质量提高、层数控制以及无转移生长等控制制备方面的最新研究进展,并展望了该方法制备石墨烯的可能发展方向,包括大尺寸石墨烯单晶以及不同堆垛方式的双层石墨烯的控制生长等.     

原子薄层材料的插层剥离制备

<正>自2004年石墨烯问世以来^[1],原子薄层材料(例如单原子层黑磷、六方氮化硼、二硫化钼)已经逐渐成为材料研究的中心^[2].这些原子薄层材料吸引了光子学、电子学、光电子学、能源存储与转化、催化、环境修复、生物检测以及生物成像等领域的广泛兴趣.可靠地、大规模地生产这些原子薄层材料已经成为当今学术界和工业界的共同追求.插层剥离策略是生产这些原子薄层材料最有效的手段之一.该策略制备的原子薄层产品具有溶液可加工性,且表现出大的横向尺寸(微米级)以及高的单层产率.我们针对这一策略进行了前瞻式的回顾,对其原理及过程、插层剂种类、影响因素、     

单层黑磷弯曲变形的各向异性及其失稳现象

利用密度泛函理论系统地研究了单层黑磷的纯弯变形特性,揭示了单层黑磷沿锯齿型方向弯曲时的失稳现象,并与石墨烯和单层二硫化钼的弯曲变形行为进行了比较.在此基础上,从连续介质力学的角度引入等效原子面积,计算了3种材料的弯曲刚度,并且与实测值和经验势的结果很好地符合.结果表明,单层黑磷的弯曲变形体现了明显的各向异性,刚度过大的锯齿型弯曲是导致其失稳区过早出现的力学根源,而单层黑磷孤电子对的排斥作用是弯曲变形呈现各向异性的主要物理机制.     

NiFeCrBSi(G112WC)/3Cr2W8VA超塑协调变形固相扩散连接

表面技术是提高工件防腐、耐磨性的有效方法,火焰喷涂因其设备简单而被广泛应用。但涂层孔洞多,原始颗粒间界及涂层与基材的结合界面强度不高等因素限制了其应用范围。利用金属或合金的超塑性,在超塑状态下,原子活性大,激活能又低,原子扩散速度非常快,可一次完成精密成形和固相扩散焊接,使零件在超塑成形的同时,基本焊合涂层孔洞,局部表面改性,提高工件(模具)表面性能,特别是提高其耐磨性。     

探测表面的眼睛——离子中和谱仪

表面就是不同物质之间的边界区域,它是当前很受人们注意的一个研究对象.一般说来,固体与真空、气体或液体之间的分界面称为自由表面,而固体与固体之间的分界面则称为界面.表面上的原子虽然仍附在固体上,但它并不是固体格点的简单终端,一般都要偏离理想的格点位置,形成一个比较复杂的两维结构,有人称它为表面相.实际的固体表面包括最外层     

石墨烯：单原子层二维碳晶体——2010年诺贝尔物理学奖简介

  石墨烯--石墨的极限形式,具有独特的单原子层二维晶体结构,2004年首次由英国曼彻斯特大学的两位科学家：安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）成功剥离出来。2010年,二人因在石墨烯方面的开创性实验而获得诺贝尔物理学奖。作者从碳材料的发展史出发,结合石墨烯的结构、制备方法及其性能,综述了石墨烯领域的研究工作,对其发展趋势及将面临的挑战进行了评述。     

"太空电梯"制造之门

发现地球上"强度最高物质" 人们熟悉的铅笔是由石墨制成的,而石墨则是由无数只有碳原子厚度的石墨烯薄片压叠形成.石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构.自从2004年石墨烯被发现以来,有关的科学研究就从未间断过.然而直到最近,美国科学家才首次证实了人们长久以来的怀疑,石墨烯竟是目前世界上已知的强度最高的材料!     

GaAs(110)解理面的反射电子显微术观察

反射电子显微术是利用固体表面的反射电子直接观察表面的实验技术,在最近十几年来得到了较大的发展.将此技术应用到晶体表面微观结构的直接观察上,能以较高的分辨率揭示表面结构的细节,如单原子高度台阶、位错等,并可进行表面结构变化的动态观察,从而使反射电子显微术成为表面科学研究的有力工具.它的发展研究无疑会对表面科学产生重要的影响.本文报道了用JEM-200CX电子显微镜对GaAs(110)解理面观察结果.     

分子距离润滑

只有几个分子那么厚的流体层如果被夹在固定的结构表面之间就能获得像固体那样的次序,人们知道这一点已经好几年了。根据《化学物理杂志》报导的伊斯雷拉威利等人的新的实验,这样的类似固体的次序在两个表面处于相对运动状态时依然可能存在。这一发现可被认为是分子摩擦学诞生的标志。分子摩擦学是在原子大小的距离上研究摩擦与润滑的科学。如果在流体池中使两个表面在分子距离内合在一起,层间流体就会改变其动态与静态特性。流体的相图会被改变,其热传递系数会发生变化,其质会变得不均匀,还可能变得各向异性。决定流体特性的因素很多,如流体的最初结构、两个表面的结构与可比性、表     

固体粒子表面结构设计

固体粒子最重要的参数是粒子尺寸和化学组成.但是粒子结构(如结晶态),尤其是表面结构,在许多情况下是更为重要的.改变粒子表面结构和组成,能极大地提高粒子的性能,有时甚至可改变原有性能或产生新的特性.由于单个固体粒子尺寸通常在微米至纳米量级,其表面结构尺寸更为细小,通常只有几个晶胞大小,对其进行“设计”和“加工”是件十分精细的工作;不但需要原子水平上检测仪器,还需要分子级工艺技术.本工作旨在提供一些这方面成功的实例.1 金属粒子表面晶格选择和设计金属粒子可作催化剂,亦可用于制备磁性材料.当然早已广泛地用于粉末冶金.对金属粒子表面结构的设计常根据材料性能需要或加工需要进行.对于金属粒子表面进行氧化处理,使其形成极薄的氧化层或用其它材料(金属、氧化物等)对金属粒子表面进行包覆是改变表面晶格结构常用的方法.例如,铝粒子表面施加很薄的镍层,一般称为镍包铝,用于化学工业已有多年.最近,王文鼎、陈海汕和都有为等在铁粒子上采用化学共沉淀法包覆CoFe_2O_4层,其矫顽力显著增加,其目的是使其成为高饱和磁化强度和高矫顽力的新型磁记录介质.镍粒子广泛用于合成氨、制氢以及稀烃聚合等工业过程.如果使其表面包覆CeO_2层又可用于异构化、氢解和汽车尾气处理.崔作林等提出电孤等离     

石墨烯霍尔元件

回顾了石墨烯霍尔元件的现状,并展望了其应用前景.石墨烯霍尔元件能够充分发挥石墨烯材料迁移率高和单原子薄层等优势,规避其没有带隙或者小带隙的缺陷,其主要的性能包括灵敏度、线性度、分辨率、温度稳定性等都超过了基于传统半导体材料的霍尔元件,而且制备工艺简单,容易得到高性能的石墨烯磁敏传感器.基于化学气相沉积(CVD)生长并转移到绝缘基底上的石墨烯材料,批量制备出高质量性能均匀的石墨烯霍尔元件.通过低温的器件加工工艺,将石墨烯霍尔元件集成到硅基互补性金属氧化物半导体(CMOS)电路中,实现了高性能混合霍尔集成电路,展示了石墨烯霍尔元件与硅基CMOS集成电路良好的工艺兼容性.     

H_2在石墨(0001)面上解离吸附的ab initio势能面

一、引言 实验上发现,某些金属表面由于结炭生成石墨单原子层而使催化剂活性降低以致失效,但对其机理尚不清楚;另外,氢-石墨体系的反应在能源开发和利用方面占有重要地位。因此,对H_2-石墨体系反应动力学的研究引起了人们的兴趣。Demidovich等用EPR技术研究了H_2在石墨表面上解离吸附的过程,Balooch等用表面分子束技术对其逆过程即双氢原子在石墨表面上的复合反应进行了研究。对H_2在石墨表面上的解离吸附进行量子化学计算     

Li/Li(100)体系的吸附与表面扩散的对势研究

原子、分子同固体表面的相互作用是多相催化,气体腐蚀,分离以及晶体生长等领域研究中的一个重要课题,从分子水平上进行理论研究,不仅有助于认识吸附质和表面相互作用机理,而且可以获得吸附、表面扩散等动力学信息。尤其是台阶缺陷表面对吸附、扩散扰动的研究,使我们对气固吸附本质有进一步的认识。     

石墨烯可控加工研究取得新进展

石墨烯是一种由单层碳原子组成的新型纳米材料,可用于制造多种纳米元器件.由于其电特性与几何构型密切相关,因此如何可控裁剪石墨烯是其得到实际应用的必然前提.目前,研究人员对石墨烯的裁剪技术进行了大量探索性研究,发展了如热驱动纳米粒子切割方法、基于SPM