Faseændring i grafit ved grænsefladeladningsinjektion

grafit, som et vigtigt materiale til Li batteri anode og grafen forberedelse, kan eksistere i to faser:Bernal (2H) fasen og den romboedriske (3R) fase. 2H-fasen har relativt lav energi og høj andel i grafitpulver, mens 3R-fasen viser de modsatte egenskaber. Imidlertid, faldet i flagegrafitstørrelsen giver anledning til andelen af ​​3R fase op til 50%.

Ifølge eksisterende undersøgelser af grafitfaseændring, overgangen fra 3R-fase til 2H-fase observeres normalt under høj temperatur over 1, 000 grader C gennem Joule eller laseropvarmning, hvilket er uhensigtsmæssigt og umuligt.

Et forskerhold ledet af prof. ZHU Yanwu fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har opnået fuld konvertering af 3R til 2H ved omkring 350 grader C ved udglødning af grafit i nærværelse af α -Li3N (lithiumnitrid), et lovende materiale til katalyse og energianvendelser.

Baseret på dette, holdet afslørede mekanismen for reduktion af energibarrieren i nærværelse af α -Li3N samarbejder med forskere fra National University of Defense Technology, Northwestern Polytechnical University, Institute of Semiconductors of CAS, og University of Manchester. Undersøgelsen blev offentliggjort i Nano bogstaver .

En grænseflade ladningsinjektion fra α -Li3N til den konjugerede π-binding af grafitforstørret mellemlagsafstand. Dette gjorde, at laget glider lettere, tillader en lavere faseovergangstemperatur fra 3R til 2H i grafit.

For at udforske mellemlagets glidevej under faseovergangen fra 3R til 2H, forskerne brugte in-situ røntgendiffraktionsanalysen og beregningerne af densitetsfunktionsteori. I øvrigt, Raman-kortlægning blev udført på mekanisk eksfolierede grafitflager før og efter introduktionen af α -Li3N partikler, yderligere bekræfter doping forårsaget af α -Li ₃ N.

Disse resultater giver en mulig måde at kontrollere stablingskonfigurationen og andre egenskaber af grafit ved at regulere den konjugerede π-binding, gør det også attraktivt for fremtidig fremstilling af kulstofmaterialer.