基于第一性原理的液态水中氧化石墨烯的结构与化学性质
材料科学
2020-03-27 v2
摘要
氧化石墨烯在二维材料中是一颗冉冉升起的新星，然而其与液态水的相互作用仍是一个根本性的开放问题：原子尺度的实验表征十分困难，而经典方法的建模无法恰当描述化学反应性。在此，我们通过液态水中氧化石墨烯（GO）的逼真第一性原理分子模拟，弥合了简单计算模型与复杂实验系统之间的鸿沟。我们构建了化学精确的 GO 模型并研究其在水中的行为，表明含氧官能团（羟基与环氧基）优先簇聚于氧化石墨烯层上。我们展示了 GO 在水中的特异性状，即亲水性与快速水动力学不同寻常的组合。最后，我们证实 GO 在水中具有化学活性，获得量级为 10~mC m 的平均负电荷。该第一性原理建模凸显了 GO 结构作为用于海水淡化与净水之创新膜的独特性。
引用
@article{arxiv.1911.04987,
title = {Structure and Chemistry of Graphene Oxide in Liquid Water from First Principles},
author = {Félix Mouhat and François-Xavier Coudert and Marie-Laure Bocquet},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.04987},
year = {2020}
}