喀山联邦大学尤里·努尔米耶夫·艾拉特·迪米耶夫 光学显微照片显示阶段2 GIC到阶段1霍普GIC的过渡
反射光
第二阶段区域为绿白色
第一阶段区域是蓝色的
红色区域是混合阶段
注意，面板(a，b)上石墨表面的绿色是数字处理的产物；实际的颜色几乎是白色
显微照片右侧的白色不成形特征是一个气泡
用SPI-3 HOPG样品获得
学分:喀山联邦大学 在2012-2013年，一个国际研究合作组织发现了一种现象，这种现象可以通过光学显微镜在石墨层间化合物的阶段转变过程中观察到
组长博士
Ayrat M
迪米耶夫进行了六年的进一步研究，包括在喀山联邦大学的额外实验，以充分理解观察到的现象背后的驱动力
实验是在博士的参与下进行的
D
毕业生Ksenia Shukhina
一个重要的突破来自于在阶段转变期间石墨表面的超快拉曼映射的使用
俄美联合论文发表在《物理化学杂志》上
石墨层间化合物是通过在石墨的石墨烯层之间插入某些原子和分子种类而形成的
得到的化合物具有一系列独特的性质，这些性质不是母体材料特有的
GIC最有趣的特性之一是它的超导性，这一发现引起了人们的极大兴趣
根据嵌入剂的电化学电势和石墨烯层上的各自电荷，石墨形成一层、两层或更多石墨烯层夹在两层嵌入剂之间的结构
得到的化合物分别被称为阶段1、阶段2和阶段3 GICs
尽管对气相色谱进行了深入而持久的研究，但阶段转换的机制仍不清楚
在这项研究中，作者使用光学和拉曼显微镜对由高定向热解石墨(HOPG)制成的H2SO4-GIC中的阶段转变进行直接、实时的监测
他们观察到，基于霍普金的GIC发生的阶段转变与GIC由天然鳞片石墨制成的阶段转变非常不同
在阶段-2到阶段-1的转变过程中，阶段-2相的形成几乎同时在暴露于介质的整个石墨表面上开始
这是由于小的嵌入部分向吸引点移动，从而形成连续的岛屿
然而，在相反的过程中，阶段-1到阶段-2的转变严格地从石墨样品的边缘开始，并向其中心传播
最引人注目的观察是脱嵌锋是不连续的；也就是说，石墨表面的选定微米大小的区域优先脱嵌，以释放由嵌入引起的应变
二维石墨通道中的插层动力学，以大于240米/秒的速度发生，具有快速动力学
最初的插层过程不同于其余的再插层循环
天然鳞片石墨基石墨层间介电层和HOPG基石墨层间介电层的相变机制不同，说明石墨层间介电层结构在二维石墨通道中的作用
这项研究的发现推进了石墨烯领域，并有几个潜在的应用
GICs可以认为是掺杂石墨烯的叠层，可以通过完全可逆的反应轻松制备；掺杂水平可以容易地通过反应条件来控制
其次，插层削弱了相邻石墨烯层之间的附着力
因此，石墨烯纳米片作为前驱体通过液相剥离获得单层石墨烯和石墨烯纳米片
第三，由于碳原子的带电状态，石墨烯作为石墨烯共价功能化过程中重要且不可避免的中间体
最后，也是最重要的，锂离子电池的运行是基于锂离子与石墨的循环嵌入-脱嵌
理解阶段转换机制将有助于推进所有这些应用
团队领导艾拉特·迪米耶夫总结道:“H2SO4-GICs中所研究的阶段转变伴随着质子转移到插入的硫酸中和从插入的硫酸中转移出来，这是通过格罗特胡斯机制发生的，即
e
它速度极快且“无摩擦”
“我们正在考虑核实这是否属实
如果是的话，这些系统可以用作氢燃料电池中的质子导体
另一个方向是开发一种高效和高通量的程序，用于石墨到单层石墨烯的液相剥离
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
