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石墨炔类结构储锂性能的第一性原理研究

高等学校化学学报 2014年第8期35卷 1731-1738页

作者：赵晗周丽娜魏东山周新建史浩飞华东交通大学机电工程学院南昌330013 中国科学院重庆绿色智能技术研究院跨尺度制造技术重点实验室重庆400714

基于密度泛函理论的第一性原理的计算方法,研究了石墨炔类结构的储锂性能,结果表明,石墨炔类体系是一种理想的储锂材料,锂原子通过向衬底转移电荷而带正电,彼此之间的库仑排斥作用避免了锂原子的团簇化.通过比较石墨一炔到石墨五炔的储... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理的计算方法,研究了石墨炔类结构的储锂性能,结果表明,石墨炔类体系是一种理想的储锂材料,锂原子通过向衬底转移电荷而带正电,彼此之间的库仑排斥作用避免了锂原子的团簇化.通过比较石墨一炔到石墨五炔的储锂性能,发现并不是炔键越多其储锂性能就越好,还需考虑炔键的增多对结构稳定性的影响.在保证石墨炔类结构稳定的前提下,石墨二炔和石墨五炔达到LiC3的最大储锂量.

关键词：石墨炔储锂密度泛函理论吸附石墨n炔

石墨炔纳米材料的制备及在电化学能源中的应用

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高等学校化学学报 2021年第5期42卷 1501-1513,I0003页

作者：高娟孙全虎黄长水中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛266101 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

石墨炔纳米材料的制备与应用是石墨炔材料研究的重要方向,通过对其纳米结构进行设计与优化,可以提高石墨炔材料及其杂化结构的性能,拓展其在能源储存与转换领域的应用.本综述介绍了不同形貌和结构的石墨炔基纳米材料,如纳米墙、纳米片... 详细信息

石墨炔纳米材料的制备与应用是石墨炔材料研究的重要方向,通过对其纳米结构进行设计与优化,可以提高石墨炔材料及其杂化结构的性能,拓展其在能源储存与转换领域的应用.本综述介绍了不同形貌和结构的石墨炔基纳米材料,如纳米墙、纳米片、纳米薄膜等结构.阐述了不同结构特征的石墨炔基纳米材料在电化学储能器件以及电化学能源催化中的应用,同时也探讨了石墨炔不同纳米形貌和结构在能源应用领域快速发展的机遇及所面临的挑战.

关键词：石墨炔纳米结构能量储存能源转换

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石墨炔孔结构:设计、合成和应用

高等学校化学学报 2021年第2期42卷 333-348页

作者：詹舒辉赵亚松杨乃亮王丹中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

石墨炔作为一种新兴碳材料,由于具有特殊的电子特性、丰富的纳米级孔隙以及能在相对低温下合成的特点,在催化、能源及生物等领域受到广泛关注.石墨炔自下而上的合成特点使其在结构上具有可设计性,而其显著特征在于具有拓扑有序的规则孔... 详细信息

石墨炔作为一种新兴碳材料,由于具有特殊的电子特性、丰富的纳米级孔隙以及能在相对低温下合成的特点,在催化、能源及生物等领域受到广泛关注.石墨炔自下而上的合成特点使其在结构上具有可设计性,而其显著特征在于具有拓扑有序的规则孔道结构.在过去的10年间,研究人员在石墨炔孔结构设计方面进行了大量的实验和理论研究.孔结构设计所带来的独特性能为其提供了良好的应用前景.本文从石墨炔的合成特点出发,总结了单体、催化剂、模板及溶液4个因素对石墨炔结构的影响,并从孔结构出发讨论了其应用.为研究者以应用为导向,设计合成具有特殊孔结构的石墨炔提供了思路.最后还探讨了孔结构设计给石墨炔带来的机遇与挑战,并对三维多孔结构石墨炔的设计进行了展望.

关键词：石墨炔孔结构设计三维合成应用

石墨炔/石墨烯异质结纳米共振隧穿晶体管第一原理研究

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物理学报 2019年第18期68卷 238-244页

作者：王天会李昂韩柏吉林大学珠海学院公共基础与应用统计学院珠海519041 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江省电介质工程重点实验室哈尔滨150080

石墨烯和石墨炔的化学相容性表明它们能够以不同形式组合在一起,从而构建新型超高频纳米晶体管.通过石墨烯-石墨炔-石墨烯异质结纳米带构建双极器件模拟了两种新型纳米共振隧穿晶体管,根据基于密度泛函理论的第一原理和非平衡格林函数... 详细信息

石墨烯和石墨炔的化学相容性表明它们能够以不同形式组合在一起,从而构建新型超高频纳米晶体管.通过石墨烯-石墨炔-石墨烯异质结纳米带构建双极器件模拟了两种新型纳米共振隧穿晶体管,根据基于密度泛函理论的第一原理和非平衡格林函数方法对该晶体管的电子结构和量子输运特性进行了理论计算.电子透射谱和电流-电压曲线的计算结果证明该晶体管的电流主要来源于共振隧穿跃迁并可由横向栅极电压控制,因此可用作超高频纳米晶体管.

关键词：石墨烯石墨炔纳米带异质结构共振隧穿晶体管

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石墨炔电化学电池界面构筑

高等学校化学学报 2021年第2期42卷 321-332页

作者：高小雅左自成李玉良中国科学院化学研究所北京100080

石墨炔是新兴的碳同素异形体,其独特的结构和性质引起了不同领域科学家的广泛关注.研究表明,石墨炔在能源、催化、光学、磁学、信息科学和生命科学等领域发展潜力巨大.近年来,石墨炔在电化学能源领域的基础和应用研究展现了石墨炔作为... 详细信息

石墨炔是新兴的碳同素异形体,其独特的结构和性质引起了不同领域科学家的广泛关注.研究表明,石墨炔在能源、催化、光学、磁学、信息科学和生命科学等领域发展潜力巨大.近年来,石墨炔在电化学能源领域的基础和应用研究展现了石墨炔作为电化学能源材料所具有的独特优势,为解决电化学能源器件所面临的科学瓶颈提供了新理念、新方法和新概念.本文综合评述了近3年来石墨炔在电化学电池界面应用方面的研究进展,主要涉及二维石墨炔的制备和结构优势,及其为多种电化学电池电极界面构筑、界面选择性传输及电极界面稳定性等带来的新启发.

关键词：石墨炔锂离子电池锂金属电池电极保护电极界面

石墨炔原子催化剂的崭新道路:基于自验证机器学习方法的筛选策略

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高等学校化学学报 2022年第5期43卷 134-146页

作者：黄汉浩卢湫阳孙明子黄勃龙香港理工大学生物及化学科技学系中国香港999077

近年来,原子催化剂(ACs)引起了广泛的研究关注.目前该领域的长足发展受限于贵金属的使用和单原子催化剂(SACs)的性能有限.本文总结了利用密度泛函理论(DFT)和机器学习(ML)方法筛选高效的基于石墨炔(GDY)的原子催化剂的工作.研究表明, Pd... 详细信息

近年来,原子催化剂(ACs)引起了广泛的研究关注.目前该领域的长足发展受限于贵金属的使用和单原子催化剂(SACs)的性能有限.本文总结了利用密度泛函理论(DFT)和机器学习(ML)方法筛选高效的基于石墨炔(GDY)的原子催化剂的工作.研究表明, Pd, Co, Pt和Hg可以形成稳定的零价过渡金属-石墨炔组合(TM-GDY),而镧系-过渡金属的双原子催化剂(Ln-TM DAC)组合通过f-d轨道耦合作用可以获得有效的催化性能提升.进一步分析表明,主族元素与过渡金属和镧系金属的结合可以通过p轨道耦合保持高电活性,从而构成高度稳定的GDY-DAC系统,机器学习算法也揭示了s,p轨道的作用.此外,理论算法技术在筛选催化水分解析氢反应(HER)的高效组合上也表现出了优越性,创新性地预测了石墨炔-原子催化剂在实际催化反应中的潜能.本综合评述可为未来设计新型原子催化剂提供新的思路与策略.

关键词：石墨炔原子电催化剂自验证机器学习密度泛函理论

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石墨炔及其合成设计

新型炭材料 2020年第6期35卷 619-629页

作者：李旭李宝华贺艳兵康飞宇清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 清华大学材料学院北京100084

石墨炔是一种同时含有sp和sp 2杂化碳的二维全炭材料,是目前为止继石墨烯之后受到关注最多的碳的同素异形体。由于其独特的电子结构,石墨炔具有很多潜在的应用和独特的性能。本文概述了石墨炔的概念及性质,综述了石墨炔的各种独特的性... 详细信息

石墨炔是一种同时含有sp和sp 2杂化碳的二维全炭材料,是目前为止继石墨烯之后受到关注最多的碳的同素异形体。由于其独特的电子结构,石墨炔具有很多潜在的应用和独特的性能。本文概述了石墨炔的概念及性质,综述了石墨炔的各种独特的性能及其潜在的应用,提出了合成设计的一些方案与思路,并对石墨炔研究的前景进行了展望。

关键词：石墨炔性能潜在应用合成设计

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石墨炔零价金属原子催化剂的合成及应用

高等学校化学学报 2022年第5期43卷 96-115页

作者：陈朝阳薛玉瑞李玉良山东大学物质创制与能量转换科学研究中心化学与化工学院前沿交叉科学研究院济南250100 中国科学院化学研究所有机固体实验室北京100190

原子催化剂是零价金属原子锚定于载体上的一种新型催化剂,具有原子利用率高、选择性高以及反应活性和稳定性高等优点,一直是催化领域的研究前沿,在催化和能量转换领域具有广阔的发展前景.石墨炔与金属原子之间独特的不完全电荷转移性质... 详细信息

原子催化剂是零价金属原子锚定于载体上的一种新型催化剂,具有原子利用率高、选择性高以及反应活性和稳定性高等优点,一直是催化领域的研究前沿,在催化和能量转换领域具有广阔的发展前景.石墨炔与金属原子之间独特的不完全电荷转移性质实现了零价过渡金属原子的稳定锚定,解决了传统单原子催化剂易迁移和聚集的问题,被认为是新一代催化剂.本综述从石墨炔原子催化剂的结构性质、表征以及应用等方面出发,综合评述了相关领域的最新研究成果,介绍了石墨炔原子催化剂在电催化固氮制氨、产氢、全水解和CO_(2)固定等方面的应用和发展前景,为实现新概念高性能催化材料的设计合成提供了研究思路.

关键词：石墨炔原子催化剂原子催化电催化能量转换

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石墨炔在水系离子电池中的研究进展

新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 388-406页

作者：徐显敏封文聪任静柯罗雯武汉理工大学材料科学与工程学院材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学理学院物理系湖北武汉430070

石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料... 详细信息

石墨炔(Graphdiyne,GDY)是一种全新的炭材料,具有特殊的炭杂化排列方式、独特的化学性质和电子结构以及独特的孔隙结构等优点,在电化学储能领域具有良好的应用前景。新兴的水系离子电池具有低成本和高安全性等优点,然而,高性能电极材料的开发、新型隔膜体系的设计以及稳定界面的策略等仍是水系离子电池面临的主要挑战。石墨炔在负极保护、正极包覆、隔膜设计以及稳定界面pH值等方面,可以改善离子传输与界面沉积行为、电解液不稳定等问题。特别是石墨炔自下而上的分子结构设计策略使其具有易修饰、掺杂的特点,改性的石墨炔类似物具有更加优异的性能,拓宽了其在水系离子电池中的应用。本文系统综述了石墨炔的结构与性质以及合成方法,特别对石墨炔在水系离子电池中的研究进行了总结。此外,对石墨炔在水系离子电池中应用时仍存在的问题与挑战进行了探讨,对石墨炔在水系离子电池中的发展进行了展望。

关键词：石墨炔炭材料电化学储能水系离子电池分子结构设计

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