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采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了AA堆叠型双层石墨烯掺杂Pd原子(Pd/BG)后对气体分子CO和NO的气敏特性和吸附机理。结果表明,Pd原子的掺杂改变了双层石墨烯的电子性质和局部几何结构。Pd原子替代双层石墨烯的一个碳原子后,杂质原子突出层外区域(Po)和突入层间区域(Pi)都可以形成稳定结构,但是突出(Po)构型更有利于气体分子的吸附。对于Po构型,CO和NO吸附在Pd/BG上的最稳定结构是不同的,CO分子与石墨烯表面呈一定夹角,而NO分子近似垂直于石墨烯表面。Pd/BG对NO分子的吸附强于CO分子。气体分子在Po构型上属于化学吸附,而在Pi构型上属于物理吸附。Pd/BG吸附CO和NO气体分子后具有不同的电子性质。Pd/BG体系为半导体性质,在吸附CO气体分子后,转变为金属性,系统无磁性;而在吸附NO气体分子后变为金属性且具有较大磁矩。这种电子性质的变化能够阐明气体分子吸附的敏感程度。研究结果能够为石墨烯基的气体传感器或者探测器提供理论基础和实验指导。 ...
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为提升雷达恶劣海洋环境适应性,对TP-GEP-1石墨烯锌粉涂料进行了性能研究,发现其锌含量明显低于富锌涂料,自腐蚀电位明显低于Q345钢,利用TP-GEP-1和TH06-36环氧中间漆以及TS96-61含氟聚氨酯面漆按GB/T 30790.5标准的要求组成涂层系统,按GB/T 30790.6和GJB 150测试了涂层系统的耐腐蚀性能和耐温度应力性能,并进行了西沙自然环境暴晒。结果表明:涂层系统具有优异的耐腐蚀性能和耐温度应力性能,能满足雷达在恶劣海洋环境条件下的耐久性要求。由于其耐腐蚀性能优异,施工工艺简单,便于质量控制,已逐步批量应用于国产雷达装备,有效提升了雷达在恶劣海洋环境中的防护性能。 ...
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自封孔是调控微弧氧化膜层孔结构,改善膜层耐磨性和耐蚀性等性能的重要技术之一。针对物理封孔稳定性差和封孔剂膨胀作用对膜层结构的显著影响,本实验利用氧化石墨烯自身的导电特性,制备具有减摩效应的GO/TiO2微弧氧化自封孔陶瓷膜层,研究了氧化石墨烯浓度对微弧氧化陶瓷膜层孔结构和减摩性能的影响。研究发现,通过添加氧化石墨烯,可以改变电解液电化学平衡过程,从而实现对GO/TiO2陶瓷膜层孔结构的调控。其中,氧化石墨烯浓度为5 g/L时制备出自封孔陶瓷膜层(G5),其孔隙率、孔径和平均摩擦系数分别为3.6%、2.5μm和0.1,相较于氧化石墨烯浓度为0g/L的膜层(G0)分别下降了83.2%、78.4%和87.5%。研究认为,微弧氧化陶瓷膜层表面孔结构可以通过控制氧化石墨烯浓度,进而影响胶体沉积和能量释放进行调控,这为制备具有减摩效应的自封孔微弧氧化膜层提供了新思路。 ...
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目前,硅/碳复合材料是锂离子电池最有潜在应用前景的高容量负极材料之一,硅与碳材料的界面状态是影响其电化学性能的重要因素.本文在作为碳材料结构单元的石墨烯表面构建了Sin(n≤6)团簇,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了Sin团簇/石墨烯(Sin/Gr)的几何构型、结构稳定性和电子性质.结果表明,当Si原子数n≤4时,Sin团簇优先以平行于石墨烯的二维构型沉积在石墨烯表面,当n≥5时,Sin团簇优先以三维立体构型沉积在石墨烯表面.随着n的增大,Sin团簇在石墨烯表面的热力学稳定性显著降低,两者之间的界面结合减弱,并且伴随着Sin团簇与石墨烯之间的电荷转移也越来越少.同时还研究了Sin/Gr复合构型的储锂能力,Li原子主要存储在Sin团簇临近的石墨烯表面和Sin团簇周围,Sin团簇与石墨烯复合形成的协同作用增强了Li原子吸附的热力学稳定性.当n≤4时,存储2个Li原子有利于提高xLiSin/Gr体系的热力学稳定性,继续增加Li原子数x会导致稳定性降低;当n≥5时,稳定性随着Li原子数x的增多而逐渐降低. ...
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