氧化石墨烯的结构稳定性及硝酸催化作用的第一性原理研究

• 作者: 任晓敏 崔建功 张霞 林启民 罗彦彬 芦启超 颜鑫 黄雪
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 第一性原理 氧化石墨烯 催化
• 年，卷（期）: 2019,（24）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 295-300
• 页数: 6页
• 字数: 3349字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20191304

摘要

利用第一性原理方法,采用超软赝势库系统研究了硝酸熏蒸石墨烯得到的氧化石墨烯结构的稳定性及电子结构.基于石墨烯正交元胞的2×2超胞模型建立相应的正交晶系硝酸熏蒸氧化石墨烯模型,包含15个碳原子和2个氧原子.结果表明熏蒸后包含碳氧双键的氧化石墨烯结构为能量较低的稳定结构,与实验报道一致.力学稳定性分析表明该结构的C66 ＞0,C11＞0,C11C22＞C212,处于力学稳定状态.通过分析熏蒸前后的反应物和生成物,表明硝酸起催化作用;且硝酸氧化石墨烯为吸热过程,反应发生需要外界热源.通过分析结构的电子特性,得出氧化石墨烯为直接带隙本征半导体,带隙值为1.12 eV,功函数为5.28 eV.研究结果为硝酸氧化石墨烯的制备及其在光电子器件领域的应用提供了理论依据.