黑克莱和石墨烯在Ni上生长的竞争中的模板效应:量子化学分子动力学模拟
Ying Wang1, Alister J Page, Yoshio Nishimoto
1Department of Chemistry, Graduate School of Science, Nagoya University, Nagoya 464-8602, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|October 5, 2011
概括
量子化学分子动力学模拟揭示了在没有模板的Ni(111) 露台上对石墨烯的海克莱特核化. 这个过程涉及碳链形成sp(2) 网络,模板化促进六角石墨烯的形成.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面化学 表面化学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 金属表面的石墨烯合成对于先进材料至关重要.
- 了解核化途径是控制石墨烯形成的关键.
- 转变稳定的碳结构可以影响最终产品的形态.
研究的目的:
- 在Ni上研究碳结构的初始核化阶段.
- 在不同的条件下,比较海克莱与石墨烯的形成.
- 确定模板和表面特征在碳核形成中的作用.
主要方法:
- 量子化学分子动力学 (QM/MD) 模拟.
- 在Ni(111) 表面上建模C(2) 分子集.
- 核化路径和中间结构的分析.
主要成果:
- 黑克莱特在没有模板的Ni(111) 露台上优先产生核,而不是石墨烯.
- 核化涉及碳链的快速过渡到sp2网络.
- 六角环形形成是由冠状类模板促进的,与实验发现保持一致.
- 石墨烯核化遵循奥斯瓦尔德的阶段规则,通过像海克利特这样的转移稳定状态.
结论:
- 在没有模板的情况下,海克莱在Ni{111}上形成石墨烯时充当了转移稳定的中间体.
- 表面模板和步骤边缘显著地将碳核转向石墨烯.
- 该研究阐明了控制表面碳纳米结构形成的基本机制.
