阐明大磷酸分子通过石墨烯异质界面的插层机制
材料科学
2023-04-05 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
插层是将化学物种插入二维（2D）层状材料异质界面的过程。虽然大量研究集中于将金属和小气体分子插层到石墨烯中，但较大分子通过石墨烯基面插层仍高度未被探索。在这项工作中，我们提出了一种通过单层石墨烯插层大分子以在石墨烯-衬底异质界面形成受限氧化物材料的新机制。我们研究了五氧化二磷（P2O5）分子直接从气相插层，并使用多种技术确认了在石墨烯异质界面处受限 P2O5 的形成。密度泛函理论（DFT）证实了实验结果并揭示了插层机制，即 P2O5 在石墨烯缺陷催化下解离为小碎片，随后穿过晶格缺陷并在异质界面反应形成 P2O5。该过程也可用于形成新型受限金属磷酸盐（例如 2D InPO4）。虽然本研究的重点是 P2O5 插层，但由石墨烯缺陷催化的预解离分子进行插层的可能性也可能存在于其他类型分子中。这项研究是推进我们对大分子通过石墨烯基面插层路径以及导致形成独特受限复杂氧化物化合物的异质界面化学反应理解的重要里程碑。
引用
@article{arxiv.2304.01939,
title = {Elucidating the Mechanism of Large Phosphate Molecule Intercalation Through Graphene Heterointerfaces},
author = {Jiayun Liang and Ke Ma and Xiao Zhao and Guanyu Lu and Jake V. Riffle and Carmen Andrei and Chengye Dong and Turker Furkan and Siavash Rajabpour and Rajiv Ramanujam Prabhakar and Joshua A. Robinson and Magdaleno R. Vasquez and Quang Thang Trinh and Joel W. Ager and Miquel Salmeron and Shaul Aloni and Joshua D. Caldwell and Shawna M. Hollen and Hans A. Bechtel and Nabil Bassim and Matthew P. Sherburne and Zakaria Y. Al Balushi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.01939},
year = {2023}
}