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。

石墨烯弯曲形变的电子结构和特性的研究

采用密度泛函理论对4种不同弯曲曲率的石墨烯的能带、分子轨道分布、态密度和传输谱进行理论研究,通过能带的计算,分析其得失电子的能力;通过对分子轨道分布和态密度的分析,得出了弯曲石墨烯的电子结构;通过对传输概率的计算,研究了弯曲石墨烯的电子传输性质。得出了弯曲石墨烯中π型分子轨道起重要作用,石墨烯随着弯曲曲率的增加,电子传输变得更容易。

多壁碳纳米管的裁剪及其电容性能研究

商业化的多壁碳纳米管通常是相互缠绕且紧密团聚,长度高达数十微米,不利于电解液离子的传输,尤其是难以利用碳纳米管内部空间。本文通过简单的化学氧化方法从横向和纵向同时裁剪多壁碳纳米管,形成弯曲的石墨烯带(CGS),将其浸入0.1 mol L^(-1)高锰酸钾溶液中,合成了CGS-MnO_(2)复合材料。利用FESEM、TEM、XRD、Raman对CGS-MnO_(2)的形貌和结构进行详细表征,结果表明无定形MnO_(2)成功地锚定在CGS的表面。在三电极体系中,CGS-MnO_(2)在2 mV s^(-1)的扫速下电容值达到236 F g^(-1),甚至在100 mV s^(-1)下电容仍能保持127 F g^(-1),远高于对比样品的电容值,例如MWCNTs(15 F g^(-1)),CGS(88 F g^(-1))和MWCNTs-MnO_(2)复合材料(111 F g^(-1))。此外,该材料还表现出优异的循环稳定性能,循环1000次后电容仍然保持97%。