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金剛石直接催化形成的石墨烯有更高的強(qiáng)度
近日，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院沈彬、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系孫正宗的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，展示了一種直接催化金剛石石墨化的方法，這種方法獲得的石墨烯比傳統(tǒng)石墨烯有更高的強(qiáng)度。相關(guān)成果4月22日在線發(fā)表于美國(guó)化學(xué)會(huì)的《材料化學(xué)》上。
金剛石和石墨烯是碳的同素異形體中研究最充分的。兩者在機(jī)械、光學(xué)和電學(xué)性能方面都很優(yōu)越，但很少以組合形式一起使用。
此前人們已經(jīng)報(bào)道了由范德沃爾斯力連接的石墨烯-金剛石異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而，通過(guò)共價(jià)鍵連接的石墨烯-金剛石雜化異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在應(yīng)對(duì)超硬材料加工和高功率金剛石電子學(xué)等高要求挑戰(zhàn)方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
在本研究中，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)展示了一種直接催化金剛石石墨化的方法。使用這種方法，具有共價(jià)鍵結(jié)合界面的同質(zhì)石墨烯-金剛石異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以在金剛石所有表面上不加區(qū)分地生長(zhǎng)。新合成的石墨烯片從金剛石晶格上無(wú)縫地延伸開(kāi)來(lái)。
金剛石直接石墨化。圖片來(lái)自論文
進(jìn)一步研究顯示，這種獨(dú)特的共價(jià)鍵原子結(jié)構(gòu)，使新產(chǎn)生的石墨烯片產(chǎn)生了前所未有的界面結(jié)合強(qiáng)度，大大超過(guò)了傳統(tǒng)石墨烯的固有強(qiáng)度。
論文相關(guān)信息：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c04322
