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人們發(fā)現(xiàn)閃速焦耳加熱(flash Joule heating)合成技術(shù)是超快速、能夠批量制備、多功能的納米材料合成方法，能夠用于合成石墨烯等材料。有鑒于此，萊斯大學(xué)James M. Tour、科爾本大學(xué)Yufeng Zhao、北京科技大學(xué)張新房教授等報道系統(tǒng)的通過實驗和理論計算區(qū)分焦耳加熱法合成石墨烯過程中熱效應(yīng)和電場效應(yīng)的貢獻(xiàn)。

主要內(nèi)容

（1）

傳統(tǒng)合成石墨烯的方法包括使用化學(xué)驅(qū)動力進行合成或者使用熱量驅(qū)動進行化學(xué)合成。作者研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)存在電荷以及電場的時候，能夠起到催化作用將石墨烯前體轉(zhuǎn)化為石墨烯。

（2）

分別使用電流或者一定寬度的脈沖，能夠控制材料從無定形碳轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪層碳(Turbostratic Carbon)變?yōu)橐?guī)則堆疊石墨/石墨烯的三個階段。通過DFT理論計算結(jié)果說明當(dāng)存在電荷或者電流產(chǎn)生的電場效應(yīng)，石墨烯前體發(fā)生相變的活化能降低，因此有助于發(fā)生相變。本文研究結(jié)果說明在焦耳熱加熱的過程中，穿過固體材料的電場能夠驅(qū)動納米晶體的成核，這項研究有助于焦耳熱以及其他電化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

Lucas Eddy, Shichen Xu, Changhao Liu, Phelecia Scotland, Weiyin Chen, Jacob L. Beckham, Barbara Damasceno, Chi Hun Choi, Karla Silva, Alexander Lathem, Yimo Han, Boris I. Yakobson, Xinfang Zhang*, Yufeng Zhao*, and James M. Tour*, Electric Field Effects in Flash Joule Heating Synthesis, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c02864

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02864