莫斯科物理和技术研究所 无缺陷石墨烯(上)和有空位石墨烯(下)的电子性质比较
在第二种情况下，费米能级附近局部电子态的出现催化了非绝热异质电子转移
/电化学学报 莫斯科物理和技术研究所的科学家们和俄罗斯科学院高温联合研究所对石墨烯中的缺陷对石墨烯-溶液界面电子转移的影响进行了理论研究
他们的计算表明，缺陷可以将电荷转移速率提高一个数量级
此外，通过改变缺陷的类型，有可能选择性地催化电子转移到溶液中的某类试剂
这对于制造高效的电化学传感器和电催化剂非常有用
该发现发表在《电化学学报》上
碳广泛用于电化学
由石墨烯制成的新型碳基电极在生物传感器、光伏和电化学电池方面具有巨大的潜力
例如，化学改性石墨烯可以用作燃料电池和金属空气电池中铂或铱催化剂的廉价且有效的类似物
石墨烯的电化学特性强烈依赖于其化学结构和电子性质，这些性质对氧化还原过程的动力学有重要影响
研究石墨烯表面非均相电子转移动力学的兴趣最近受到新实验数据的激发，这些数据显示了在结构缺陷处加速转移的可能性，例如空位、石墨烯边缘、杂质杂原子和含氧官能团
三位俄罗斯科学家最近合著的一篇论文介绍了一项关于石墨烯表面电子转移动力学的理论研究，该石墨烯具有多种缺陷:单空位和双空位、斯通-威尔士缺陷、氮杂质以及环氧基和羟基
所有这些变化都极大地影响了转移速率常数
最显著的效应与一个空位有关:相对于无缺陷石墨烯，转移速率预计会增长一个数量级
只有在标准电位为0的氧化还原过程中才能观察到这种增加
2伏至0伏
3伏—相对于标准氢电极
计算还表明，由于石墨烯片的低量子电容，电子转移动力学可以通过改变双层的电容来控制
“在我们的计算中，我们试图在异质电子转移动力学和缺陷导致的石墨烯电子性质变化之间建立一种关系
MIPT高温过程物理系副教授谢尔盖·基斯连科说:“事实证明，在原始石墨烯片中引入缺陷会导致费米能级附近的电子态密度增加，并催化电子转移。”
“此外，根据缺陷的种类，它以不同的方式影响不同能量区域的电子态密度
这表明了实施选择性电化学催化的可能性
我们相信这些效应对于电化学传感器应用是有用的，我们正在开发的理论仪器可以用于电化学应用新材料的目标化学设计，”这位科学家补充道
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