Atomic layer deposition of high-k oxides on graphene
高介电常数氧化物在石墨烯上的原子层沉积。
2011-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Carbon mono and dioxide hydrogenation over pure and metal oxide decorated graphene oxide substrates: insight from DFT
基于第一性原理密度泛函理论计算，我们探索了氧化石墨烯表面上一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷的能量学。类似于最近发现的各种有机物质在该催化剂上的水合，从氧化石墨烯的羟基转移氢原子提供了碳氧化物的逐步转化氢化。在室温下模拟的反应的估计产率为约0.01%的一氧化碳和二氧化碳。为了模拟氧化石墨烯/金属氧化物复合材料，计算了MO_2（M = V，Cr，Mn，Fe）存在下的氧化石墨烯/金属氧化物复合材料。这些计算的结果表明，显着降低的能量成本和反应产率增加到0.07%，这是相当的效率，这些反应在铂和铼基光催化剂。将温度增加到100 ℃的值应提供一氧化碳和二氧化碳的总转化率。
2013-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Degradation of Methylene Blue using Graphene Oxide-Tin Oxide Nanocomposite as Photocatalyst
由于染料在纺织、造纸、塑料、制革和油漆等行业的使用越来越多，过去几十年来，环境污染和人类接触染料的情况急剧增加。这些染料可通过使水着色和通过阻碍光穿透而诱导水生生物的光合作用活性而导致水质恶化。此外，一些染料被认为对人类健康具有致癌性和致突变性。因此，近年来，从废水中有效地处理和去除染料引起了相当大的关注。光催化由于其反应条件温和、降解率高、应用范围广、操作简便等优点，是解决环境污染问题的一种很有前途的方法。本文报道了氧化石墨烯-氧化锡（GO-SnO 2）纳米复合材料的制备及其对亚甲蓝的脱色效果。采用液相共沉淀法制备氧化锡，采用溶液混合法制备氧化石墨烯-氧化锡（GOSnO 2）纳米复合材料。二氧化锡（SnO 2）纳米粒子作为光催化剂用于水净化和环境净化已受到广泛的研究，但光生电子空穴对（EHP）复合是限制因素之一。氧化石墨烯-氧化锡（GO-SnO 2）纳米复合材料非常有利于克服这一局限性的光催化应用。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDX）对合成的氧化石墨烯（GO）和GO-SnO 2纳米复合材料进行了表征。与SnO 2和氧化石墨烯相比，GO-SnO 2纳米复合材料对亚甲蓝具有更好的光催化降解效果。关键词：氧化石墨烯（GO），亚甲蓝，纳米复合材料，光催化剂，光降解，氧化锡（SnO 2）。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Layer Deposition of Metal Oxides on Pristine and Functionalized Graphene
我们研究了金属氧化物在原始石墨烯和功能化石墨烯上的原子层沉积（ALD）。在原始石墨烯上，ALD涂层只能在边缘和缺陷部位上主动生长，其中悬挂键或表面基团与ALD前体反应。这提供了一种简单的方法来装饰和探测石墨烯平面中的单个缺陷位点。我们使用二萘嵌苯四甲酸（PTCA）功能化石墨烯表面，并选择性地引入密集的表面基团在石墨烯上。在大面积上实现了在PTCA石墨烯上的均匀的CVD ALD涂层。该功能化方法可用于在未来的石墨烯电子学中集成高介电常数材料。
2008-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial two-dimensional oxide enhances photocatalytic activity of graphene/titania via electronic structure modification
本研究揭示界面二维氧化物层通过诱导石墨烯p型掺杂和Ti d态移动，降低载流子复合概率，从而增强石墨烯/二氧化钛异质结构的光催化活性。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Synthesis of graphene oxide
氧化石墨烯（GO）被认为是一种典型的二维结构含氧平面分子材料。由于其独特的理化性质，引起了多学科研究者的极大关注。然而，用于描述GO结构的模型仍在争论中，并不断更新。目前，大规模生产的合成方法看似丰富，但实际上，由少数思想体系主导。本文旨在对氧化石墨烯的合成及其结构进行一个简短但关键的回顾，涉及相关的同行工作。
2019-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermally and Electrically Conductive Nanopapers from Reduced Graphene Oxide: effect of nanoflakes thermal annealing on the film structure and properties
在这项研究中，我们报告了一种不同的策略，从直接真空过滤制备石墨烯纳米纸。代替常规方法，即在极高温度下对由氧化石墨烯（GO）或部分还原的GO制备的纳米纸进行热退火，我们直接从完全还原的氧化石墨烯（RGO）的悬浮液制造我们的石墨烯纳米纸，所述悬浮液在RGO和在真空中在1700 °C下热退火之后获得。通过使用这种方法，我们研究了热退火对宏观石墨烯基纸物理性能的影响。事实上，我们证明了由退火RGO制备的石墨烯纳米纸的热和电性能的增强受到不存在氧官能团和纳米片形态的强烈影响。因此，我们的方法可以被认为是一个有效的替代经典的方法。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide as an Optimal Candidate Material for Methane Storage
甲烷是天然气的主要成分，它与纳米结构碳的结合力太弱，无法达到车载储存的目标。我们使用密度泛函理论计算表明，用氧化石墨烯代替石墨烯使甲烷的吸附能增加了50%。这种增强足以实现最佳结合强度。为了深入了解这种增加的结合的来源，也可以用来制定新的存储材料的设计原则，我们考虑了一系列模型系统，逐步将我们从石墨烯带到氧化石墨烯。对甲烷分子和氧化石墨烯之间弱结合的各种贡献的仔细分析表明，增强具有来自伦敦色散相互作用以及德拜相互作用和高阶静电相互作用的重要贡献，主要由环氧基的存在引起的几何曲率辅助。
2015-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Contrary Effect of B and N Doping into Graphene and Graphene Oxide Heterostructures with MoS$_2$ on Interface Function and Hydrogen Evolution
二硫化钼（MoS $_2$）作为一种高效、低成本的制氢光催化剂受到关注，但其电导率低，光生载流子复合率高。在这项工作中，我们研究了MoS $_2$异质结构与石墨烯变体（GV），包括石墨烯，氧化石墨烯，以及它们的硼和氮掺杂的变体，通过使用第一性原理计算。对石墨烯和氧化石墨烯复合材料进行了系统的比较，阐明了B和N掺杂对界面功能和析氢的相反影响。我们发现，在形成的接口的一些量的电子电荷转移从GV侧的MoS $_2$层，诱导界面偶极子的创建和功函数的减少，这是更明显的氧化石墨烯复合材料。此外，我们的研究结果表明，N掺杂通过形成施主型界面态来增强界面功能，而B掺杂通过形成受主型界面态来降低这些功能。然而，B掺杂体系表现出较低的吉布斯自由能差的GV侧的氢吸附比N掺杂体系，这值得考虑在新的功能光催化剂的设计。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Ambient condition production of high quality reduced graphene oxide
还原氧化石墨烯成为应用于各种光学、电子和传感器器件的最受欢迎的材料之一。尽管已经报道了许多用于还原氧化石墨烯合成的方法，但它们通常会引起与其效率，质量和环境影响相关的问题。这项工作展示了一种简单，环保和有效的方法，在环境条件下使用纳秒红外激光照射还原氧化石墨烯。结果，拉曼谱带强度比I（G）/I（D）为4.59，平均微晶尺寸为~90 nm。这种石墨烯的质量比大多数现有方法所能达到的质量更高。此外，所展示的还原技术允许选择性还原氧化石墨烯并控制材料表面上官能团的量。根据所提出的技术制造的气体传感器有效地检测NO $_2$、NH $_3$和H $_2$ S，灵敏度低至10 ppm。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Solution-Processable Graphene Oxide as an Efficient Hole Injection Layer for High Luminance Organic Light-Emitting Diodes
介绍了可溶液加工的氧化石墨烯（GO）作为空穴注入层在有机电致发光器件（OLED）中的应用。仅在10 V下就获得了超过53，000 cd m-2的高亮度。结果将开启在柔性OLED和其他电极应用中应用GO的途径。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory based study of graphene and dielectric oxide interfaces
采用基于\textit{first principles}密度泛函理论的电子结构方法和局域密度近似，研究了绝缘氧化物在其晶体形态下对单层和双层石墨烯能带结构的影响.我们考虑电介质氧化物SiO $_{2}$（$α$ -石英）和Al $_{2}$ O $_{3}$（氧化铝或$α$ -蓝宝石），每个都具有两个表面终端。我们的研究表明，原子弛豫和由此产生的平衡分离在扰动石墨烯的线性能带结构中起着关键作用，而在特定方向上分裂晶体所产生的悬挂键所起的作用则不那么关键。我们还看到，随着第二个石墨烯层的添加，石英表面终端的狄拉克锥被恢复。氧化铝需要两层以上的石墨烯层来保持狄拉克锥。我们的研究结果是最好的半定量的共同无定形形式的氧化物考虑。然而，我们的结果是定量的结晶氧化物为基于石墨烯的电子器件提供了一个有趣的选择，特别是鉴于最近对具有结晶BN（六方BN）的石墨烯的实验，该实验发现与具有无定形BN的那些相比，传输特性有相当大的改善。
2011-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning of microscopic ingredients for graphene oxide/cellulose interaction
本研究结合第一性原理计算与机器学习算法，提取控制氧化石墨烯与纤维素结合强度的微观参数，实现了系统的高/低结合能分类及结合能回归预测，为调控该相互作用提供了指导图。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Plane Wave Density Functional Theory Studies of the Structural and the Electronic Properties of Amino Acids Attached to Graphene Oxide via Peptide Bonding
我们研究了电子和氨基酸（丙氨酸，甘氨酸和组氨酸）连接到氧化石墨烯（GO）的肽键的结构特性，通过平面波赝势总能量计算内的局部自旋密度近似（LSDA）。的HOMO-LUMO间隙，赫希菲尔德电荷，和平衡的几何结构表现出敏锐的变化取决于所附的氨基酸的种类。GO-氨基酸系统似乎是一个很好的候选人作为生物传感器。
2015-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Resolving the Nucleation Stage in Atomic Layer Deposition of Hafnium Oxide on Graphene
二维（2D）材料与功能性非2D材料（例如金属氧化物）的集成对于许多应用来说是至关重要的，但是这种非2D/2D界面的潜在机制在原子尺度上仍然很难理解。为了解决这个问题，我们在这里调查的原子层沉积（ALD）的重要金属氧化物HfO 2化学气相沉积石墨烯上使用原子分辨和元素特定的扫描透射电子显微镜（STEM）的成核阶段。为了避免来自预ALD石墨烯转移的聚合物残留物的任何有害影响，我们直接在生长的石墨烯上采用衬底辅助的ALD工艺，所述石墨烯仍然保留在其Cu生长催化剂载体上。因此，我们在原子尺度上解决了通过ALD控制非2D金属氧化物与2D材料集成的关键因素：特别是对于我们的衬底辅助ALD工艺，我们发现ALD工艺中负载Cu催化剂的石墨烯层依赖性催化参与。我们进一步确认在高分辨率的氧化物成核的石墨烯层之间的台阶等表面不规则性的作用。采用从扫描电子束的能量转移原位结晶的最初无定形ALD HfO 2在石墨烯上，我们观察到HfO 2结晶非平衡HfO 2多晶型物（立方/四方晶系）。最后，我们的数据表明石墨烯的大气外来碳污染对ALD工艺的关键作用，由此该污染在我们的条件下充当用于石墨烯上的金属氧化物ALD成核的无意的晶种层。由于在任何可扩展的2D材料加工中难以避免大气外来碳污染，因此这是2D材料涂层的ALD配方开发中的关键因素。结合我们的工作，突出了在2D材料上可扩展ALD氧化物生长的几个关键机制。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Chemistry of Graphene Oxide in Liquid Water from First Principles
氧化石墨烯是2D材料中的一颗冉冉升起的新星，但它与液态水的相互作用仍然是一个根本性的开放问题：原子尺度的实验表征很困难，经典方法的建模无法正确描述化学反应性。在这里，我们弥合了简单的计算模型和复杂的实验系统之间的差距，通过现实的第一性原理分子模拟氧化石墨烯（GO）在液态水中。我们构建了化学上精确的GO模型，并研究了它们在水中的行为，结果表明含氧官能团（羟基和环氧化物）优先聚集在氧化石墨烯层上。我们展示了GO在水中的特定性质，这是亲水性和快速水动力学的不寻常组合。最后，我们的证据表明，GO是在水中的化学活性，获得一个平均负电荷的顺序为10~ mCm $^{-2}$。从头算建模突出了GO结构作为用于脱盐和水净化的创新膜的应用的独特性。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ambient Gas Pressure on the Thermal Exfoliation of Graphite Oxide: Tuning the Number of Graphene Sheets
我们已经研究了在氧化石墨的热剥离期间使用的环境气体压力（氩气）对所得石墨烯中的石墨烯片的数量的影响。所用的环境气体Ar压力为80、25、1个大气压和10-3以及10-5 ℃。我们已经发现奇怪的结果，即剥离的石墨烯堆叠中的石墨烯片的数量取决于用于氧化石墨（GO）剥离的施加压力。通过降低剥离压力，片材的数量减少。剥离的石墨烯堆叠中的片的数量已经通过XRD曲线的它们各自的002峰的洛伦兹拟合来确定。片的数量也已证实与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。已经发现，在80 atm、25 atm、1 atm、10-3 atm和10-5 atm压力下，剥离的石墨烯堆叠样品中的片数分别为28、12、8、5和3。目前的研究结果表明，一个简单而有效的方法来合成特定数量的石墨烯片。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Massive production of graphene oxide from expanded graphite
与传统的Hummers方法不同，引入了以膨胀石墨为前体的自发膨胀方法。插层剂（H2SO 4）能够渗透到膨胀石墨中;这使石墨进一步膨胀，结果产生泡沫状中间体。泡沫状石墨在与氧化剂（KMnO 4）的反应中更容易被氧化以形成氧化石墨烯（GO）。以中位粒径约15 μm的膨胀石墨为前驱体，得到了完全剥离的GO。该过程在可扩展的应用中比传统的Hummers方法更安全和高效。
2013-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Flexible transistors exploiting P3HT on paper substrates and graphene oxide films as gate dielectrics: proof of concept
在本文中，我们报告：GO在水溶液中作为栅极介电材料的用途，其在基于有机半导体的MOS晶体管中的应用，以及纸作为衬底材料的用途。
2013-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional hybrid composites of SnS2 with graphene and graphene oxide for improving sodium storage: A first-principles study
在钠离子电池（SIB）电极材料的最新研究成果中，二维材料的杂化是最令人感兴趣的内容之一。在这项工作中，我们建议使用二维杂化复合材料的SnS 2与石墨烯或氧化石墨烯（GO）层作为SIB阳极，基于其原子结构，钠嵌入能量和电子性质的第一性原理计算。计算结果表明，石墨烯或GO薄膜不仅可以有效地支持与SnS 2层形成稳定的异质界面，而且可以有效地支持钠原子的嵌入，并具有低的迁移能和可接受的低体积变化。电子电荷密度差和局域态密度表明电子从石墨烯或GO层转移到SnS 2层，促进异质界面的形成并改善半导体SnS 2层的电子电导。这些二维混合复合材料的SnS 2/G或GO的结论是更有前途的候选人SIB阳极相比，单独的单层。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced water electrolysis switches an oxide semiconductor from an insulator to a metal
在这里，我们证明了水渗透的纳米多孔玻璃电开关的氧化物半导体从绝缘体到金属。我们制作的场效应晶体管结构的氧化物半导体，SrTiO 3，使用100%的水渗透的纳米多孔玻璃-非晶12 CaO * 7Al 2 O3-作为栅极绝缘体。对于正栅压，室温下SrTiO 3表面会相继发生电子积累、水电解和电化学还原，从而形成电子浓度极高（10^15-10^16 cm^-2）的薄金属层（约3 nm），表现出奇异的热电行为。
2010-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of encapsulated graphene oxide on alginate-based bead adsorption to remove acridine orange from aqueous solutions
制备了环境友好的高性能氧化石墨烯（GO）/海藻酸盐吸附剂，用于去除典型染料吖啶橙。表征表明GO被很好地包裹，并且其促进了结构上的孔形成。动力学研究表明，GO的加入缩短了吸附平衡时间，提高了初始速率和吸附容量。等温线研究表明，吸附行为符合Langmuir型，并在GO的存在下获得较高的最大容量。吸附对pH值从酸性到弱碱性的增加有积极的响应。在低pH条件下，GO对吸附起主导作用，而海藻酸钠组分对吸附起抑制作用。
2013-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of poly(trimethylene terephthalate-block-poly(tetramethylene oxide) copolymer nanocomposites reinforced by graphene oxide-Fe3O4 hybrid nanoparticles
采用原位聚合法制备了基于聚对苯二甲酸丙二醇酯-嵌段-聚四氢呋喃共聚物（PTT-PTMO）和氧化石墨烯-Fe 3 O 4纳米粒子杂化物的热塑性弹性体纳米复合材料。采用X射线光电子能谱学（XPS）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）对超顺磁性GO-Fe 3 O 4杂化纳米粒子进行了表征。研究了GO-Fe_3 O_4纳米杂化粒子的负载量（0.3wt%和0.5wt%）对合成纳米复合材料的相结构、拉伸性能和磁性能的影响。采用差示扫描量热法（DSC）和动态力学热分析（DMTA）对复合材料的相结构进行了表征。通过透射电子显微镜（TEM）评价GO-Fe 3 O 4纳米颗粒在弹性体基体中的分散性。GO-Fe 3 O 4纳米粒子混合物和纳米复合材料的磁性与其含量的特点，通过使用两种不同的技术：直流SQUID磁化测量作为温度（从2到300 K）和外部磁场和铁磁共振（FMR）在微波频率的函数。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Super nucleation and orientation of poly (butylene terephthalate) crystals in nanocomposites containing highly reduced graphene oxide
在还原氧化石墨烯（RGO）的存在下，通过开环聚合将环状对苯二甲酸丁二醇酯聚合成聚对苯二甲酸丁二醇酯（pCBT），是制备聚合物纳米复合材料的有效方法。包含RGO纳米片显著影响pCBT的结晶，使结晶峰温度向更高的温度移动，并且总体上增加结晶速率。这是由于由RGO引起的超级成核效应，其通过高度还原的氧化石墨烯而最大化。此外，通过差示扫描量热法（DSC）实验和广角X射线衍射（WAXS）的组合分析显示形成了厚的α-结晶形式pCBT薄片，其熔点为约250 °C，接近pCBT的平衡熔融温度。WAXS还证明了pCBT晶体与RGO纳米片的成对取向，表明pCBT和RGO平面的芳环之间存在强的界面相互作用，特别是与高度还原的氧化石墨烯。聚合物在RGO纳米片上的这种表面自组织可以用于增强其聚合物纳米复合材料中的界面性质。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Thermal Deoxygenation of Graphene Oxide using High Resolution In Situ X-Ray based Spectroscopies
尽管石墨烯氧化物由于其作为石墨烯主体前体的重要性而最近取得了进展，但详细的电子结构及其在热还原过程中的演变在很大程度上仍然未知，阻碍了其潜在的应用。我们表明，高分辨率的原位X射线光电发射和X射线吸收光谱的组合提供了一个强大的方法来监测脱氧过程，并全面评估氧化石墨烯薄膜的电子结构在不同阶段的热还原过程。已确定边缘平面羧基是高度不稳定的，而羰基更难以除去。结果一致地支持在中等程度的热活化（~400 °C）下通过基面环氧基团与相邻羟基的反应形成苯酚基团。酚基比羰基占优势，即使在1000 °C的温度下也能存活。首次观察到在600 °C下费米能级附近的态密度（DOS）急剧增加，表明热还原的氧化石墨烯中的芳族结构逐渐恢复
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Graphene oxide adsorptive power from better to more via an enhanced route in perspective
吸附是水净化的重要方法之一，炭是常用的高效吸附剂。不同形态和结构的碳通常表现出不同的吸附型净化能力。氧化石墨烯被认为是石墨烯的氧化衍生物，在保持其二维形貌特征结构的同时，在两侧上位置依赖地固定有大量的各种含氧功能基团。独立的氧化石墨烯倾向于在水中完全展开，并表现为类似大分子的布朗运动。因此，高性能吸附发生在与大量山梨酸酯相互作用的过程中，在此过程中，由于官能团与山梨酸酯相互作用机制的差异以及基团的固有位置规格，目标物质的有效吸附位点分布不均匀。因此，定向操纵表面活性剂的功能部分和它们的位置分布是潜在的一种方式，以进一步提高吸附性能，这可能会更好，如果考虑结合吸附和原位操作在同一时间。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Manganese oxide nanosheets and a 2D hybrid of graphene-manganese oxide nanosheets synthesized by liquid-phase exfoliation
使用液相剥离法合成氧化锰纳米片，其在异丙醇中实现浓度高达0.45 mg/ml的悬浮液。溶解度参数的研究表明，剥离是最佳的DMF，其次是异丙醇和二甘醇。异丙醇是首选的溶剂，因为其环境友好性和便于进一步加工。在异丙醇悬浮液中合成的2D混合物的浓度高达0.5毫克/毫升，并证明了长达六个月的稳定性对再聚集。共剥离被认为是一个积极有利的过程，其中两种溶质，石墨烯和氧化锰纳米片，剥离与提高产量相比，单一溶质剥离程序。这项工作证明了液相剥离在合成具有定制特性的混合物方面的显着多功能性，并且它为未来进一步研究和开发由两种或更多种2D纳米材料制成的混合物提供了概念基础工作的证明，这些材料具有各种技术应用的关键互补特性。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Impermeable Barrier Films and Protective Coatings Based on Reduced Graphene Oxide
防止气体和水分渗透的阻隔膜对于从食品到医疗以及从化学到电子的许多工业都是重要的。从这个角度来看，石墨烯最近吸引了特别的兴趣，因为它的无缺陷单层是不可渗透的所有气体和液体。然而，已经证明开发适用于工业用途的大面积无缺陷石墨烯膜具有挑战性。在这里，我们报告的多层石墨膜的阻隔性能的化学还原容易和廉价生产的氧化石墨烯层压板。发现它们提供了几乎完美的屏障，阻挡所有气体、液体和侵蚀性化学品，包括例如氢氟酸。特别地，如果氧化石墨烯层压体在氢碘酸中还原，则对于薄至30 nm的膜，可以检测不到氢和水的渗透，其保持光学透明。厚于100 nm的膜变得完全不可渗透。优异的阻隔性能归因于层压板的高石墨化度和还原过程中的小结构损伤。这项工作表明了具有与石墨烯和块状石墨类似的稳定性和惰性的薄保护涂层的密切前景，这对于许多应用来说可能是有趣的。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Nano-Graphene Oxide for Cellular Imaging and Drug Delivery
二维石墨烯提供了有趣的电子，热和机械性能，目前正在探索先进的电子，膜和复合材料。在这里，我们合成和探索纳米氧化石墨烯NGO的生物应用，单层氧化石墨烯片的横向宽度下降到几个纳米。我们开发了功能化化学，以赋予NGO在生物环境中的溶解性和相容性。我们获得尺寸分离的聚乙二醇化NGO片，其可溶于缓冲液和血清中而不附聚。非政府组织片被发现是在可见光和红外区域的光致发光。NGO的本征光致发光特性可用于近红外背景下的活细胞成像。我们发现，通过pi堆积的简单物理吸附可用于将广泛使用的抗癌药物阿霉素负载到用抗体功能化的NGO上，以在体外选择性杀死癌细胞。由于其尺寸小、固有的光学性质、大的比表面积、低的成本以及与芳香族药物分子的有效的非共价相互作用，NGO是一种具有良好生物和医学应用前景的新材料。
2008-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Metal to insulator transition in Conducting Polyaniline/Graphene Oxide composites
对聚苯胺/氧化石墨烯复合材料的制备和热退火样品分别进行了从15 K到室温的宽带介电谱（BDS）测量。退火复合材料的电导率值显示非常适度的上升，表明GO组分对实现聚合物的电稳定性的重要贡献。作为温度的函数的直流电导率的图案也揭示了在75 K左右的金属到绝缘体的转变。转变由两个关键因素决定：温度和退火工艺。随后也检测到金属状和绝缘特征，并相应地描述以提供对所涉及的电荷转移机制的定性检查
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of a Single Layer Graphene Oxide Film on Pt(111)
氧化石墨烯（GO）是一种化学改性石墨烯，在世界范围内得到了广泛的研究。在溶液中化学产生的GO的单层片可以沉积在各种基底上。我们已经证明，使用具有大晶粒尺寸的石墨粉末能够容易且可再现地制备大于100微米的单层GO膜。如果可以完全还原GO膜，则可以在没有机械剥离的情况下获得石墨烯。然而，迄今为止所采用的还原方法不足以去除氧或恢复石墨烯晶格中的长程序。在本工作中，我们在超高真空中对放置在Pt（111）上的GO片进行了退火。退火样品的STM观察表明，蜂窝状晶格与长程有序的莫尔结构一起出现。XPS结果表明从GO片完全除去氧。这些结果将为合成高质量石墨烯薄膜开辟一条新的途径，取代传统的CVD方法。
2011-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and thermal conductivities of reduced graphene oxide/polystyrene composites
作者报道了还原氧化石墨烯（RGO）/聚苯乙烯（PS）复合材料的电和热输运的实验研究。在室温下，具有不同RGO浓度的RGO/PS复合材料的电导率（$σ$）显示逾渗行为，逾渗阈值为~ 0.25体积%。在30 ~ 300 K的温度范围内，它们的电导率随温度的变化遵循Efros-Shklovskii（ES）变程跳跃（VRH）电导。复合材料的热导率（$κ$）随着浓度从0增加到10体积%而提高~ 90%。在150 ~ 300 K范围内，复合材料的热导率随温度的升高近似线性增加。具有较高浓度的复合材料显示出更强的热导率的温度依赖性。
2017-02-25 cond-mat.mtrl-sci
The epitaxial-graphene/graphene-oxide junction, an essential step towards epitaxial graphene electronics
已经沉积氧化石墨烯（GO）薄片以桥接两个外延石墨烯电极之间的间隙以产生全石墨烯装置。电学测量表明，由于GO中的带隙，在石墨烯/氧化石墨烯结处存在肖特基势垒（SB）。发现势垒高度约为0.7 eV，并且在180 $^\circ$ C退火后降低，这意味着可以通过改变氧化程度来调节间隙。发现GO迁移率的下限为850 cm $^2$ /Vs，与硅相当。已经实现了图案化外延石墨烯的{ \it In situ}局部氧化。
2008-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local anodic oxidation on hydrogen-intercalated graphene layers: oxide composition analysis and role of the silicon carbide substrate
我们研究了纳米级局部阳极氧化（LAO）的氢插层石墨烯生长的碳化硅（SiC）的控制升华。扫描探针显微镜（SPM）被用作光刻和表征工具，以调查的纳米制造结构的局部性能。石墨烯氧化过程后观察到的异常厚度与LAO对衬底的影响有关。显微拉曼光谱被用来证明存在两个氧化制度取决于所施加的偏压。我们表明，部分和全部单层石墨烯的蚀刻可以通过调整偏置电压在LAO。最后，通过扫描电子显微镜和能量色散谱（EDS）实现了完整的组成表征。
2018-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Energetics of Graphene Oxide Isomers: Ab Initio Thermodynamic Analysis
氧化石墨烯（GO）在电子器件和纳米复合材料方面具有重要的应用前景。提出了许多模型的GO结构，结合羧基，羟基，羰基和环氧基团在不同的位置。GO异构体的复杂性和多样性，其热力学稳定性和形成动力学取决于应用条件，使得以原子级精度确定GO结构具有挑战性。我们报告高层次的理论研究的多个分子配置，这是预期在GO。我们的结论是，在GO表面的所有含氧基团是热力学允许的，而边缘位置是系统地比中心和侧部位置更有利。我们讨论了一种潜在的新型的化学键或键合增强GO，它由一个共价键和一个强大的静电贡献极化石墨烯平面。我们观察和分析氧化后石墨烯几何形状和电子结构的显着修改。所报道的热力学数据指导旨在破译GO化学组成和结构的实验，并形成预测纳米技术应用所需的GO性质的基础。
2015-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Highly oriented SrTiO3 thin film on graphene substrate
在晶体形式的Si上生长钙钛矿氧化物薄膜长期以来一直是将多功能氧化物集成到Si基技术中的关键障碍。在这项研究中，我们提出了脉冲激光沉积的结晶SrTiO 3薄膜上的Si使用石墨烯衬底。石墨烯上的SrTiO 3薄膜具有高度（00l）取向的晶体结构，这是由部分外延产生的。此外，石墨烯通过高度抑制化学互混来促进尖锐界面。石墨烯作为2D衬底和扩散阻挡层的重要作用允许基于功能复合氧化物的器件应用的扩展。
2017-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Large Fermi energy modulation in graphene transistors with high-pressure O2-annealed Y2O3 topgate insulators
我们证明了一个相当大的抑制低场泄漏，通过在沉积后退火（HP-PDA）期间施加高压O2在100个大气压的Y2 O3顶栅绝缘体上的石墨烯。因此，单层石墨烯的量子电容测量揭示了最大的费米能量调制（EF = ~ 0.52eV，即，迄今为止报道的固态顶栅绝缘体中的载流子密度约为2*10^13 cm^-2）。HP-PDA是改善石墨烯上高k绝缘体电气质量的稳健方法。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Role of substrate on interaction of water molecules with graphene oxide and reduced graphene oxide
研究了在可控湿度环境下金属（Pt）和绝缘（Si3N4）衬底上氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）的局域电子性质。我们证明，支持基板起着至关重要的作用，这些材料与水的相互作用，与铂使GO和RGO不敏感的湿度变化和环境的变化。另一方面，在Si3N4基材的情况下，证明了GO和RGO之间相对于湿度变化的显著差异，表明RGO在约60%R.H和约30%R.H下完全覆盖水。对于GO。无论衬底如何，GO和RGO都表现出它们的电子性质对材料厚度的相对独立性，当经受湿度变化时，对于1层、2层和3层观察到类似的趋势。这表明材料厚度在基于GO的湿度传感器中的作用相对较小。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hydration Peculiarities of Graphene Oxides with Multiple Oxidation Degrees
氧化石墨烯（GO）的水化性质对于其大多数潜在应用是必不可少的。在这项工作中，我们采用原子分子动力学模拟，调查七个GO组合物与不同水平的氧化。比较了GO的两种原子电荷模型：（1）sp2碳是纯粹的Lennard-Jones位点;（2）sp2碳电荷与CHELPG方案一致。结构特性被发现依赖于不显着的电荷模型，而热力学显得非常敏感。特别地，与更精确的模型相比，简化的模型提供了系统性更强的GO/水耦合。对于所有GO组合物，水合自由能在-5至-45kJ mol-1的范围内，表明水合即使对于适度的氧化程度也是化学上有利的，因此与原始石墨烯和石墨的情况显著不同。由此呈现的结果和讨论为GO的现代应用提供了物理背景，例如在涉及生物分子的过程中的超级电容器的电极和抑制剂中。
2017-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide vs. Reduced Graphene Oxide as saturable absorbers for Er-doped passively mode-locked fiber laser
在这项工作中，我们展示了全面的研究氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）为基础的可饱和吸收体（SA）的锁模掺铒光纤激光器。本文介绍了这两种可饱和吸收体的制作工艺，并对它们的参数进行了详细的比较。我们的研究结果表明，在所研究的SA之间的激光性能没有显著差异。两者都提供了稳定的，锁模操作与子400 fs孤子脉冲和超过9 nm的光带宽在1560 nm的中心波长。已经表明，GO可以成功地用作有效的SA，而不需要将其还原为rGO。考虑到更简单的制造技术和大规模生产的可能性，GO似乎是一个很好的候选人作为一个具有成本效益的材料，可饱和吸收的掺铒光纤激光器。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Covalent Hybrid of Spinel Manganese-Cobalt Oxide and Gra-phene as Advanced Oxygen Reduction Electrocatalysts
通过在氮掺杂的还原氧化石墨烯片上直接成核和生长纳米颗粒以及阳离子取代尖晶石Co 3 O 4纳米颗粒，开发了锰-钴尖晶石MnCo 2 O 4/石墨烯杂化物作为碱性条件下氧还原反应（ORR）的高效电催化剂。电化学和X射线近边结构（XANES）研究表明，形成无机纳米碳杂化物的成核和生长方法导致尖晶石氧化物纳米颗粒和N掺杂的还原氧化石墨烯（N-rmGO）片之间的共价偶联。碳K边和氮K边XANES显示N-rmGO片中的C-O和C-N键强烈扰动，表明N掺杂的氧化石墨烯和尖晶石氧化物纳米颗粒之间形成C-O-金属和C-N-金属键。Co L-edge和Mn L-edge XANES分析表明，Mn 3+取代了Co 3+位，提高了杂化材料中催化位的活性，从而进一步提高了杂化材料的ORR活性.共价键合的杂化物比纳米颗粒和包括N-rmGO的碳材料的物理混合物提供更大的活性和耐久性。在相同的质量负载下，MnCo 2 O 4/N-graphene杂化物在中等过电位下的ORR电流密度可以超过Pt/C，并且在碱性溶液中具有优于Pt/C的稳定性。
2012-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Structure of graphene oxide: thermodynamics versus kinetics
氧化石墨烯（GO）是制备石墨烯的重要中间体，也是一种用途广泛的材料。然而，尽管它的重要性，GO的详细结构仍然不清楚。例如，先前基于能量学的理论研究已经表明羟基链是GO的重要结构基序，然而，发现这与核磁共振（NMR）实验相反。在这项研究中，我们检查热力学和动力学方面以前错过了。第一性原理热力学给出了类似于基于能量学的基于自由能的稳定性排序，并且羟基链因此在热力学上仍然是有利的。同时，通过对计算的振动频率进行检验，我们注意到羟基链结构也与红外实验不一致。因此，在GO合成过程中的动力学预计将在GO结构中发挥重要作用。过渡态计算预测局部极小值之间的大的能量势垒，这表明实验获得的GO具有动力学约束结构。
2011-02-18 cond-mat.mtrl-sci
New Approach to Determine the Quality of Graphene
氧化石墨烯的还原是制备大量石墨烯最简单的方法之一，氧化石墨烯的还原速率直接关系到石墨烯的质量和应用前景。还原速率通常通过使用各种光谱测量法如拉曼光谱法、傅里叶变换红外光谱法和X射线光电子能谱学法来确定。通过研究氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）的磁矩与化学键合状态之间的密切关系，提出利用磁性数据来判断氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）的质量。我们的实验结果和以前的理论研究表明，羟基功能团的GO主要贡献朗之万顺磁性，羧基功能团的RGO 1作为源的泡利顺磁性，和SP2键状态的RGO 2起着主要作用的抗磁性。特别是在大规模生产方面，磁性数据对于分解石墨烯类样品中的化学键电子态和判断其质量非常有用。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Anchoring ceria nanoparticles on reduced graphene oxide and their electronic transport properties
这篇论文被撤回了。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First Principles NMR Signatures of Graphene Oxide
核磁共振（NMR）已广泛应用于氧化石墨烯（GO）结构的研究。然而，其光谱特征和GO结构构型之间的详细关系仍然难以捉摸。基于第一性原理$^{13}$ C化学位移的GIPAW方法，我们给出了一个光谱-结构关系。发现碳的化学位移对原子环境非常敏感，即使具有相同的氧化基团。讨论了环氧基和羟基化学位移的影响因素。已经从NMR的角度检查了先前在文献中报道的GO结构。根据我们的NMR模拟，能量上有利的羟基链结构预计不会广泛存在于真实GO样品中。我们先前提出的环氧对也得到了化学位移计算的支持。
2010-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of insulating ferrimagnetism and perpendicular magnetic anisotropy in 3d-5d perovskite oxide composite films for insulator spintronic
具有强垂直磁各向异性（PMA）的磁性绝缘体在探索纯自旋电流现象和开发超低耗散自旋电子器件中起着关键作用，因此开发新材料平台具有重要意义。本文报道了用脉冲激光淀积的双靶烧蚀法外延生长不同晶向的La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）-SrIrO 3（SIO）复合氧化物薄膜（LSMIO）。LSMIO薄膜具有高的结晶质量，LSMO和SIO在原子水平上均匀混合。观察到铁磁和绝缘的输运特性，与温度相关的电阻率很好地拟合莫特可变程跳跃模型。此外，LSMIO膜显示出强PMA。通过进一步构建亚铁磁绝缘体LSMIO和强自旋轨道耦合SIO层的全钙钛矿氧化物异质结构，观察到显著的自旋霍尔磁电阻（SMR）和类自旋霍尔效应霍尔效应（SH-AHE）。这些结果说明亚铁磁绝缘体LSMIO在开发全氧化物超低耗散自旋电子器件中的潜在应用。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Tuneable Sieving of Ions Using Graphene Oxide Membranes
氧化石墨烯膜显示出优异的分子渗透性能，具有许多应用前景。然而，它们在离子筛分和脱盐技术中的使用受到~9埃的渗透截止值的限制，该渗透截止值大于普通盐的水合离子直径。截止值由层间距d ~13.5埃确定，这对于在水中溶胀的氧化石墨烯层压体是典型的。实现浸入水中的层压板的较小d已被证明是一个挑战。在这里，我们描述了如何通过物理限制来控制d，并实现精确和可调的离子筛分。在此范围内，离子渗透被发现是热激活的，其能垒为10-100 kJ/mol，这取决于d。重要的是，渗透速率随着筛尺寸的减小而呈指数下降，但水传输受到微弱影响（因子<2）。后者归因于水分子进入的低屏障和石墨烯毛细管内的大滑移长度。在这些发现的基础上，我们展示了一种简单的可扩展方法来获得具有有限溶胀的石墨烯基膜，其对NaCl具有97%的截留率。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Conductive Atomic Force Microscopy of Chemically Synthesized Graphene Oxide and Interlayer Conduction
氧化石墨烯（GO）是一种化学改性石墨烯，在世界范围内得到了广泛的研究。GO的单层片可以在溶液中化学产生，并且预期其适用于各种各样的应用。大部分的工作集中在GO的制备和还原过程，而其内在性质尚未得到详细的探讨。我们已经成功地可重复地制造大规模GO纳米片。在目前的工作中，我们观察到的GO纳米片的导电原子力显微镜。当前图像可用于以高对比度监测GO厚度以及纳米片中的褶皱和折叠。除了电流图像之外，用导电悬臂测量GO片的局部I-V特性。基于所施加的电场依赖性，可以根据Poole Frenkel发射机制来描述垂直于GO片的传导，并且GO的相对介电常数被评估为4.8。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
The Deposition of High-Quality HfO2 on Graphene and the Effect of Remote Oxide Phonon Scattering
我们展示了高质量的HfO 2薄膜在石墨烯上的原子层沉积，并报告了双氧化物石墨烯晶体管中的远程氧化物声子（ROP）散射的大小。具有30 nm HfO 2氧化层的顶栅显示出大于1.5x10^（13）/cm^（2）的优异掺杂容量。HfO 2覆盖的石墨烯中的载流子迁移率在低温下达到20，000 cm^（2）/Vs，这是氧化物覆盖的石墨烯中最高的，并且与原始样品相比。随温度变化的电阻率表现出ROP散射从SiO2衬底和HfO 2覆盖层的效果。在室温下，HfO 2薄膜的表面声子模式以54 meV为中心，占主导地位，并将载流子迁移率限制在约20，000 cm^（2）/Vs。我们的研究结果强调了石墨烯器件中氧化物的重要选择。
2009-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Blue photoluminescence from chemically derived graphene oxide
荧光有机化合物对于低成本光电子器件的开发具有重要意义。来自芳香族或烯烃分子及其衍生物的蓝色荧光对于显示和照明应用特别重要。低分子量荧光有机化合物的薄膜沉积通常需要昂贵的真空蒸发系统。另一方面，可溶液加工的聚合物对应物通常由于链中较大的离域而在较长波长下发光。因此，溶液处理材料的蓝光发射具有独特的技术意义。在这里，我们报告了近紫外到蓝色光致发光（PL）从溶液处理的氧化石墨烯（GO）。PL的特性及其对GO还原的依赖性表明，它起源于嵌入sp3基质内的小sp2碳簇内的电子-空穴（e-h）对的重组。这些结果表明，石墨烯片提供了一种母体结构，在其上可以化学工程化荧光组分而不损失宏观结构完整性。我们的研究结果提供了一个独特的路线，解决方案可处理的光电子器件与石墨烯。
2009-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Facile synthesis of 2D graphene oxide sheet enveloping ultrafine 1D LiMn2O4 as interconnected framework to enhance cathodic property for Li-ion battery
立方尖晶石型锂锰氧化物（LiMn 2 O 4）作为大规模锂离子电池的正极材料，近年来引起了人们的广泛关注。本文采用水热法和固相反应相结合的方法，制备了直径为10- 50 nm的一维LiMn_2 O_4。为了提高这些纳米棒的阴极性能，开发了一种独特的热处理合成技术，以生长包裹1D LiMn 2 O 4作为互连框架的2D氧化石墨烯片。该纳米复合三维多孔阴极在0.05C倍率下具有130 mAh/g的高比荷容量，在3.5 - 4.3V（相对于Li/Li+）的电位窗口中100次循环后的库仑效率约为98%，具有良好的初始充电容量保持率约为87%，并且即使在100次循环后也具有优异的结构稳定性。锂化和脱锂过程的增强导致性能的改善可能源于2D导电氧化石墨烯片。它允许减少Mn溶解，提高电子传导性，并减少在超细1D LiMn 2 O 4纳米棒的有利形态和结晶度内的Li离子路径扩散，从而产生有前途的阴极纳米复合材料。
2018-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Reduced Graphene Oxide and Its Natural Counterpart Shungite Carbon
从量子化学的角度解释了还原氧化石墨烯（RGO）的各种结构和化学组成。由现代石墨烯科学获得的大量经验支持的氧化石墨烯的相关分子理论已经导致了多阶段氧化石墨烯还原概念的基础。这种微观的方法已经找到了一个明确的确认时，分析现有的经验数据有关的合成和天然RGO产品，后者在考虑shuntered碳，建议其结构的原子-微观模型。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Two Dimensional Polymerization of Graphene Oxide: Bottom-up Approach
我们展示了一个自下而上的合成结构类似于氧化石墨烯通过二维聚合。实验证据和讨论传达，以及这种二维聚合的一般框架。这些氧化石墨烯的形貌和晶格结构来自于苯三醇的三个亲核和亲电中心的交替羟醛缩合。
2015-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
