JACS：热效应、电效应在焦耳热合成中分别的功能

纳米技术

2024-05-30

人们发现闪速焦耳加热(flash Joule heating)合成技术是超快速、能够批量制备、多功能的纳米材料合成方法，能够用于合成石墨烯等材料。有鉴于此，莱斯大学James M. Tour、科尔本大学Yufeng Zhao、北京科技大学张新房教授等报道系统的通过实验和理论计算区分焦耳加热法合成石墨烯过程中热效应和电场效应的贡献。

主要内容

（1）

传统合成石墨烯的方法包括使用化学驱动力进行合成或者使用热量驱动进行化学合成。作者研究发现当存在电荷以及电场的时候，能够起到催化作用将石墨烯前体转化为石墨烯。

（2）

分别使用电流或者一定宽度的脉冲，能够控制材料从无定形碳转变为涡轮层碳(Turbostratic Carbon)变为规则堆叠石墨/石墨烯的三个阶段。通过DFT理论计算结果说明当存在电荷或者电流产生的电场效应，石墨烯前体发生相变的活化能降低，因此有助于发生相变。本文研究结果说明在焦耳热加热的过程中，穿过固体材料的电场能够驱动纳米晶体的成核，这项研究有助于焦耳热以及其他电化学合成技术的发展。

参考文献

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