改性石墨烯纳米材料气敏特性的理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究单个CO和O2气体分子在多种金属原子修饰的石墨烯表面的吸附作用.结果表明,空位缺陷结构的石墨烯能够显著提高金属原子的稳定性,失去部分电荷的金属原子有助于调控气体分子的吸附特性.对比发现,单个金属Al和Mo原子掺杂的石墨烯体系对O2分子具有极高的灵敏性和选择性.通过不同气体分子的吸附能够调控石墨烯体系的电子结构和磁性.研究结果测试了不同金属原子修饰石墨烯表面的反应活性,为设计新型金属-石墨烯功能器件提供参考.

环氧基在完整结构和空位缺陷石墨烯表面的吸附和扩散特性

基于密度泛函理论（DFT） 的第一性原理研究了环氧基官能团在石墨烯表面的吸附结构和扩散性质.与完整结构的石墨烯相比,单个环氧基在空位缺陷结构处具有较大的吸附能和扩散势垒.环氧基的平均吸附能随着吸附量而发生变化,吸附量逐渐增加,相应的吸附能达到最大值后逐渐减小.在扩散区域内,单个氧原子容易被束缚到空位缺陷处.两个氧原子在空位缺陷处形成羰基和C-O-C功能团,体现了氧化石墨烯的结构特征.环氧基吸附引起石墨烯表面结构皱褶有助于增强羟基吸附的稳定性.为研究氧化石墨烯的结构特性和形成机制提供了有益的理论指导.