Defective graphene as promising anode material for Na-ion battery and Ca-ion battery
我们研究了Na和Ca在具有双空位（DV）和Stone-Wales（SW）缺陷的石墨烯上的吸附。我们的研究结果表明，吸附是不可能的原始石墨烯。然而，它们在有缺陷的片材上的吸附在能量上是有利的。增强的吸附可以归因于吸附原子和下面的缺陷片之间的电荷转移增加。随着缺陷密度的增加直到某个可能的极限，最大吸附百分比也增加，从而得到更高的电池容量。对于最大可能的DV缺陷，我们可以实现Na离子电池（NIB）的1459 mAh/g和Ca离子电池（CIB）的2900 mAh/g的最大容量。对于完全SW缺陷的石墨烯，我们发现NIB和CIB的最大容量分别为1071 mAh/g和2142 mAh/g。我们的研究结果将有助于为NIB和CIB创造更好的阳极材料，具有更高的容量和更好的循环性能。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Role of Van der Waals forces in graphene adsorption over Pd, Pt and Ni
我们报告从头计算与维也纳从头计算模拟包（VASP），旨在阐明（111）Pd，Pt和Ni表面上的石墨烯类结构的吸附机制。为了研究吸附特性，我们模拟了已经形成的石墨烯层。我们提出了一个比较讨论的石墨烯与三种金属的相互作用，侧重于非常特殊的吸附石墨烯超过Pd。
2013-02-28 cond-mat.mtrl-sci
van der Waals-corrected Density Functional Theory simulation of adsorption processes on transition-metal surfaces: Xe and graphene on Ni(111)
最近发展的密度泛函理论（DFT）/vdW-WF 2s 1方法在密度泛函理论中引入了范德华相互作用，并考虑了金属屏蔽效应，描述了金属表面上的吸附过程。一般来说，稀有气体原子在金属表面上的吸附是重要的，因为它是物理吸附过程的原型。此外，石墨烯与Ni（111）的相互作用对于实际应用（高质量石墨烯的高效和大规模生产）特别感兴趣，并且从理论的角度来看，特别具有挑战性，因为它可以通过化学吸附和物理吸附过程之间的微妙相互作用来描述。过渡金属的第一性原理模拟需要特别小心，因为它们可以被视为简单金属和绝缘晶体之间的中间系统。即使在这些情况下，该方法也表现良好，通过将我们的结果与现有的实验数据和其他理论研究进行比较来证明。我们还证实了稀有气体氘原子也优先吸附在Ni（111）表面的顶位构型上。我们基于使用最大局部化Wannier函数的方法也使我们能够很好地表征石墨烯和Ni（111）之间的键。
2015-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
On the mechanism of gas adsorption for pristine, defective and functionalized graphene
缺陷不再被认为是石墨烯的不利方面。同时，也为石墨烯的应用拓展铺平了道路。采用密度泛函理论研究了石墨烯中的三种缺陷：缺碳、吸附原子（单一Fe）掺杂和官能团（羧基、吡喃基）的引入对NO2气体吸附的影响。我们已经观察到，缺陷石墨烯中的不饱和碳对吸引NO2分子具有高度活性。我们的研究表明，在石墨烯上引入Fe可以增强NO2的吸附过程。吸附能的计算表明，在NO2吸附的增强是更深刻的Fe掺杂的单和四空石墨烯比Fe掺杂的双和三空石墨烯。这项研究可能有助于开发石墨烯的吸附应用。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Morphology of Ti on Monolayer Nanocrystalline Graphene and its Unexpectedly Low Hydrogen Adsorption
石墨烯上的氢吸附可以通过用Ti官能化来增加。这需要在石墨烯上分散尽可能小且致密的Ti岛，以增加每个Ti原子的氢吸附位点的数量。在这份报告中，我们研究了纳米晶石墨烯和它的氢吸附的扫描隧道显微镜和热脱附光谱的Ti的形态，并与单晶石墨烯的等效测量结果进行比较。纳米晶石墨烯由小于5nm尺寸的极小晶粒组成。与单晶石墨烯相比，Ti原子优先吸附在纳米晶石墨烯的晶界处，并形成更小且更致密的岛。然而，令人惊讶的是，氢对纳米晶石墨烯上的Ti的吸附比对单晶石墨烯上的Ti的吸附少。特别地，氢几乎不化学吸附到纳米晶石墨烯上的1 ML的Ti。这可能归因于Ti与沿着纳米晶石墨烯中的晶界定位的缺陷之间的强键合。这种机制也可能适用于其他金属，因此我们的研究结果表明，当通过金属原子将石墨烯功能化用于储氢或其他化学反应时，重要的是不仅要考虑所得表面的形态，还要考虑石墨烯对金属电子状态的影响。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Adsorption of H2O, NH3, CO, NO2, and NO on graphene: A first-principles study
受最近实现的石墨烯传感器来检测单个气体分子的启发，我们使用第一性原理计算研究了H2O，NH3，CO，NO2和NO在石墨烯衬底上的吸附。确定了这些分子在石墨烯表面的最佳吸附位置和取向，并计算了吸附能。分子掺杂，即分子和石墨烯表面之间的电荷转移，根据态密度和吸附物的分子轨道进行了讨论。掺杂的不同分子的效率进行了测定和它们的磁矩的影响进行了讨论。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
The effect of different In$_2$O$_3$(111) surface terminations on CO$_2$ adsorption
该研究结合XPS与DFT计算，探究三种不同终止结构的In$_2$O$_3$(111)表面对CO$_2$的吸附作用，明确了表面还原、水的解离行为及CO$_2$的吸附形态，发现羟基化表面的羟基会阻碍CO$_2$吸附，为揭示In$_2$O$_3$基催化剂的高活性来源提供了依据。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hydrogen adsorption on boron doped graphene: an {\it ab initio} study
用{ \it ab initio}方法研究了硼掺杂石墨烯片的电子和结构性质，以及氢原子在硼掺杂石墨烯片上的化学吸附过程.
2007-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption and Diffusion of F2 molecules on Pristine Graphene
采用第一性原理计算研究了F2分子在石墨烯上的吸附和扩散。对于F2从气相中的分子状态扩散到石墨烯表面的解离吸附状态，确定了动力学势垒，这解释了石墨烯在室温下在分子F2中的惰性，以及在较高温度下与F2的反应性。研究了F2分子在石墨烯表面的扩散过程，确定了F2分子沿最佳扩散路径的能垒，有助于理解氟代石墨烯的高稳定性。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent density-functional study of hydrogen adsorption and scattering on graphene surfaces
该研究利用含时密度泛函理论模拟揭示氢原子入射点与初始动能如何影响石墨烯上的吸附、散射和透射行为。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of Oxygen Adsorption on the Local Properties of Epitaxial Graphene on SiC (0001)
利用低能电子显微镜（LEEM）、微探针低能电子衍射（\muLEED）和微探针角分辨光电子能谱（\muARPES）研究了氧吸附对SiC（0001）表面单层石墨烯局域结构和电子性质的影响。我们发现，SiC（0001）上的外延石墨烯缓冲层在氧化后部分去耦。氧化过程的监测表明，氧饱和的Si悬挂键，打破一些Si-C键在界面处，并插入石墨烯层。精确控制氧化参数使我们能够调整层中的电荷密度调制。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ozone adsorption on graphene: ab initio study and experimental validation
采用从头计算密度泛函理论方法研究了臭氧在石墨烯上的吸附行为。臭氧分子吸附在石墨烯基面上，结合能为0.25 eV，物理吸附的分子可以与石墨烯发生化学反应，形成环氧基团和氧分子。从物理吸附到化学吸附的活化能势垒为0.72 eV，化学吸附态的结合能为0.33 eV。结合能和能垒表明臭氧在石墨烯上的吸附是温和的、可逆的。在臭氧处理的石墨上的原子层沉积实验已经证实了在石墨烯基面上存在均匀的亲水基团。这一发现可以应用于石墨烯基面的各种化学功能化。
2009-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Metal Enhanced Interactions of Graphene with Monosaccharides
目前的理论研究提出了增强的相互作用的纳米结构与单糖。已经证明，有和没有金属吸附的相互作用实际上确实表明吸附能相应地变化。重要的是要注意，反应的化学性质也会因动力学的这种变化而受到影响。
2016-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
First-principles DFT study for the structural stability of Hydrogen passivated graphene (H-graphene) and atomic adsorption of oxygen on H-graphene with different schemes
采用第一性原理密度泛函方法研究了氢钝化石墨烯团簇的结构稳定性和电子性质。研究了两种不同形状的团簇，矩形和圆形，由6至160个碳原子和氢终止在锯齿形边界边缘组成。由96个碳原子组成的矩形团簇的相对稳定性比由相同碳原子数组成的圆形团簇的相对稳定性高1.5%。在比较含相同碳原子数的圆形团簇和矩形团簇时，前者的HOMO-LUMO能隙为2.159 eV，后者的HOMO-LUMO能隙为0.346 eV。采用第一性原理密度泛函方法，以四种不同的氢型石墨烯团簇为例，系统研究了氧原子在氢型石墨烯上的吸附行为，包括单面吸附、双面吸附和高浓度吸附。
2014-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of gas molecules on graphene nanoribbons and its implication for nano-scale molecule sensor
我们利用第一性原理方法研究了气体分子（CO、NO、NO2、O2、N2、CO2和NH3）在石墨烯纳米带（GNRs）上的吸附。得到了吸附几何构型、吸附能、电荷转移和电子能带结构。研究发现，扶手椅型GNR的电子性质和输运性质对NH3的吸附敏感，且在NH3吸附后表现出n型半导体行为.其他气体分子对GNRs的电导的改变几乎没有影响。量子输运计算进一步表明，基于GNR的传感器可以从这些气体分子中检测到NH3分子。
2008-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Lithium Mediated Benzene Adsorption on Graphene and Graphene Nanoribbons
研究了苯分子在石墨烯及其纳米带表面锂吸附位点上的锚定。揭示了吸附质密度、特定吸附位置和自旋态对底层石墨烯衍生物的结构稳定性和电子性质的影响。在足够高的密度下，由于电荷从吸附原子转移到π电子系统，裸锂吸附使扶手椅型石墨烯纳米带变成金属，而它们的锯齿形对应物变成半金属。在苯吸附时，锂阳离子遇到两个π系统，从而将电荷拉回到苯分子。这又导致可测量的带隙的开放，其尺寸和特性对吸附物密度敏感，从而表明可以设计基于锂吸附石墨烯的化学检测器。因此，我们的研究结果有望支持新型石墨烯基传感和开关器件的设计。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular adsorption in graphene with divacancy defects
我们从理论上研究了分子在具有双空位缺陷的石墨烯上的吸附。利用从头算密度泛函计算，我们发现O2，CO，N2，B2和H2O分子都与石墨烯层中的双空位强烈相互作用。随着分子-石墨烯键合的复杂几何形状，已经发现在CO和N2分子存在下石墨烯层的金属行为，在费米能级附近具有大的态密度，表明电导率增加。N2的吸附特别有趣，因为N原子在缺陷附近解离，并占据双空位中缺失的C原子曾经所在的位置。以这种方式，缺陷的石墨烯结构在几何上被修复，并且同时掺杂有电子状态。
2009-05-13 cond-mat.mtrl-sci
A van der Waals density functional study of chloroform and bromoform on graphene
计算研究了三卤甲烷、氯仿和溴仿在石墨烯上的吸附行为。该研究使用范德华密度泛函方法vdw-DF获得的吸附能和吸附结构的这些分子的环境问题。在这项研究中，发现氯仿吸附的H原子指向远离石墨烯，吸附能为357 meV（34.4 kJ/mol）。对于溴仿，计算的吸附能为404 meV（39.0 kJ/mol）。通过氯仿观察到的石墨烯的吸收率小，沿着石墨烯平面的吸附能的差异小于6meV。
2012-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion Monte Carlo Study of the O$_2$ Adsorption on a Single Layer Graphene
扩散蒙特卡罗（DMC）计算进行了一个准确的描述的性质的O $_2$吸附在单层石墨烯。我们研究了O $_2$在特定吸附位点的稳定取向以及平衡吸附能。在平衡吸附距离下，发现O $_2$分子优选水平取向，其中O-O键平行于石墨烯表面，而不是垂直取向。然而，在O $_2$ -石墨烯距离小于平衡距离时，垂直取向是有利的，这可以通过O和C原子之间的空间排斥来理解。与以前的DFT计算相反，我们的DMC计算表明，C-C键的中点（桥位）是O $_2$吸附到六边形环的中心（空心位）的能量优选。最低的DMC吸附能出现在空心和桥位之间的中间点，O $_2$的吸附能估计为-0.142（4）eV，这与最近报道的实验值非常吻合。最后，我们已经发现，O $_2$是非常扩散的石墨烯表面上的扩散势垒沿桥-空心-桥路径小至~ 11 meV。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
DFT calculation for adatom adsorption on graphene sheet as a prototype of carbon nano tube functionalization
以碳纳米管（CNT）为模板，研究了石墨烯片上各种原子物种的密度泛函（DFT）计算。我们使用DFT计算作为CNT的原型，计算了许多原子物种（包括过渡金属、贵金属、氮和氧）在石墨烯片上的吸附能和吸附位点。从这些结果中可以选择合适的原子种类作为每个应用。计算结果表明，Mo和Ru在石墨烯片上的键结很强，具有很大的扩散势垒能。另一方面，一些原子种类具有大的结合能和小的扩散势垒能
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Preserving the 7x7 surface reconstruction of clean Si(111) by graphene adsorption
我们采用室温超高真空扫描隧道显微镜（UHV STM）和{ \em ab-initio}计算来研究吸附在Si（111）$-$ 7 $\times$ 7表面上的石墨烯薄片。该半导体衬底的特征7 $\times$ 7重构可以在所有扫描偏压下通过石墨烯解析，因此表明半导体衬底的原子构型在石墨烯吸附时不改变。大规模的{ \em ab-initio}计算证实了这些实验观察结果，并指出界面石墨烯和硅原子之间缺乏化学键合。我们的工作为石墨烯和高活性表面之间的原子级化学提供了深入了解，指导了石墨烯基异质结构中未来的钝化和化学相互作用工作。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Water on Fluorinated Graphene
本文采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理方法研究了水单体在氟化石墨烯上的吸附。采用四种不同的方法来描述水和碳表面之间的相互作用：传统的广义梯度近似（GGA）下的DFT计算，以及三种类型的计算，分别使用半经验DFT-D2方法，原始的van der Waals密度泛函（vdW-DF）方法，和它的一个变体。与原始石墨烯上的吸附相比，水在氟化石墨烯上的吸附能显着增加，水分子偶极矩的取向发生显着变化。发现最稳定的构型位于与F键合的C原子的顶位正上方，水分子的偶极矩沿表面法线自发排列。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Adsorption of Noble Gases on Graphene
我们报告了我们的研究结果上的惰性气体，如氩，氪和氙的石墨烯片上的吸附，使用大正则蒙特卡罗（GCMC）模拟。我们计算了每个吸附质的二维气液临界温度，导致公平的协议与理论预测和实验值的气体在石墨上。我们确定了单分子膜的不同相，并绘制了相图。我们发现了氪，氩和氙的二维无公度固相，氪的二维公度固相。
2016-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Adsorption of Back Side of Graphene
采用经典的分子动力学模拟和改进的Brenner REBO势研究了单个氢原子与单个石墨烯的相互作用。观察到三种相互作用，即吸附、反射和穿透。悬垂结构出现并在石墨烯的背面上产生吸附位点。据认为，背侧吸附发生在两个条件下，即入射的氢原子应具有大于石墨烯的六边形孔的势垒的入射能量，以及在氢原子穿过石墨烯之后，其不保持其动能被吸附位点捕获。该条件解释了随着入射能量的增加，背侧吸附的入射点在模拟中移动到石墨烯的六边形孔的外围。此外，当石墨烯的六边形孔通过氢原子入射到六边形孔的外围而扩展时，其势垒降低。
2007-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strong Adsorption between Uranium Dicarbide and Graphene Surface Induced by f Electrons
Institute of Atomic and Molecular Physics, Jilin University（吉林大学原子与分子物理研究所）；Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Department of Physics and Materials Science and Centre for Functional Photonics (CFP), City University of Hong Kong（香港城市大学物理及材料科学系和功能光子学中心）
本研究基于密度泛函理论计算探究二碳化铀与石墨烯的相互作用，发现f电子诱导的强化学吸附效应，揭示了异构体结构与5f轨道活性对吸附的影响，为锕系化合物碳基吸附及第四代核能系统设计提供理论参考。
2013-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Tunable bandgap and magnetic ordering by adsorption of molecules on graphene
我们研究了石墨烯的电子和磁性以及由于吸附水和其他气体分子而引起的改性。吸附在纳米级石墨烯上的水和气体分子被发现扮演缺陷的角色，这有助于带隙的可调谐性，并使我们能够控制边缘局域态的磁有序。吸附的分子将对应于石墨烯的$α$ -自旋（向上）和$β$ -自旋（向下）状态的波函数推到相对（Z字形）边缘。这打破了亚晶格和分子点群对称性，导致大带隙的开放。波函数位移的效率强烈地依赖于吸附的分子的类型
2009-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Gate Tunable Asymmetric Ozone Adsorption on Graphene
该研究利用超高灵敏度石墨烯在低温下检测臭氧吸附，发现显著空穴掺杂及随正、负栅极电压变化的不对称吸附，为调控器件和构建氧化物量子材料提供新思路。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large Bandgap Opening Between Graphene Dirac Cones Induced by Na Adsorption onto an Ir Superlattice
利用角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜研究了Na的吸附对Ir（111）上裸露和Ir团簇超晶格覆盖的外延石墨烯电子结构的影响。在Na饱和覆盖下，从钠原子到石墨烯的大量电荷迁移使石墨烯费米能级相对于其中性点提高约1.4eV。我们发现，Na吸附在石墨烯层的顶部，当共吸附到Ir簇超晶格上时，它导致与Ge的带隙相当的Δ = 740 meV的大带隙的开放，并且保留了载流子的高群速度。
2011-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Reply to "Comment on `Theory of Phonon-Assisted Adsorption in Graphene: Many-Body Infrared Dynamics' "
基于原子-声子相互作用的新自能，前面的评论讨论了独立玻色子模型（IBM）中的数学技术在研究石墨烯膜中的物理吸附方面的不足。在这篇回复中，我们表明评论中报道的新的自能是一个近似于2-声子过程的微扰膨胀，对于大于100 nm的膜尺寸和其当前的数学形式严重发散，不适合研究石墨烯微膜中的物理吸附物理。此外，我们提供了IBM内吸附率的进一步证据，进一步加强了Phys. Rev. B 100，075429（2019）中报告的数学技术的物理可靠性。
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Gold in graphene: in-plane adsorption and diffusion
利用密度泛函理论研究了Au在石墨烯空位中的成键和扩散。能量学表明，Au优选地吸附到双空位，稳定地与石墨烯共面。双空位Au复合物的扩散势垒均在4eV以上，而大空位Au复合物的扩散势垒均在2eV以下。我们的研究结果支持了最近实验的主要结果[GAN等人，Small 4，587（2008）]，但表明观察到的扩散机制不是热激活的，而是辐射增强的。
2008-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced oxygen adsorption on graphene films
尽管石墨烯上的缺陷可以降低电子输运及其用作保护层的能力，但它们也可以有助于定制局部性质或激活特定吸附物的新位点。这里，使用低能Ar $^+$轰击在Ru（0001）上的石墨烯膜中形成碳空位缺陷，然后使材料在室温下与氧（O $_2$）反应。氦低能离子散射表明，没有氧附着到完整的石墨烯层。当存在孤立的单碳空位缺陷时，氧分子吸附在缺陷位点处，并在600 K下后退火后插入石墨烯覆盖层下方。当缺陷大到足以由裸露衬底的开放区域组成时，氧解离地化学吸附到Ru。这项工作表明，吸附取决于表面空位的大小，并且当将其用作保护层时，具有无缺陷的石墨烯是重要的。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Quantum Anomalous Hall Effect in Graphene from \textit{n}-\textit{p} Codoping Induced Stable Atomic-Adsorption
利用第一性原理计算方法，研究了通过电荷补偿的\textit{n} - \textit{p}共掺杂方案，从稳定的3 \textit{d} -原子吸附在石墨烯中实现量子反常霍尔效应的可能性.作为具体的例子，我们表明，长程铁磁性可以建立共掺杂3 \textit{d}过渡金属和硼原子，但只有镍共掺杂剂可以打开一个全球的整体差距，以窝藏量子反常霍尔效应。我们估计的铁磁居里转变温度可以达到超过10开尔文的各种共掺杂浓度。
2017-04-07 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of hydrogen adatoms on uniaxially strained graphene
我们对氢原子在单轴应变石墨烯上的吸附模式进行了第一性原理研究。模拟结果表明，吸附原子的吸附能对应变敏感。锯齿形应变石墨烯上的氢吸附原子倾向于形成垂直于应变方向的链状吸附模式，而扶手椅式应变石墨烯上的氢吸附原子则不能形成任何长程链状吸附模式。我们解释我们的结果在紧束缚模型和应变石墨烯的电子结构。单轴应变下的这些各向异性吸附行为表明获得规则的吸附模式和定制石墨烯的电子结构的方法。
2011-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ripple-assisted adsorption of noble gases on graphene at room temperature
Nanjing University（南京大学）；Southeast University（东南大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Hunan University（湖南大学）
本研究针对室温常压下惰性气体难以吸附的难题，通过理论与实验实现了高波纹度石墨烯上多种惰性气体的稳定可控吸附与脱附，该机制可推广至其他层状材料，有望推动气体吸附相关理论与应用发展。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Common surface structures of graphene and Au(111) : The effect of rotational angle on adsorption and electronic properties
采用van der Waals修正的密度泛函理论研究了石墨烯在Au（111）表面上的吸附，确定了它们共同的表面结构.石墨烯在金表面上以一定旋转角度的形式排列对导致莫尔图案的晶格匹配以及所得共同单元结构的电子性质具有重要作用。碳和金层之间的色散弱相互作用导致吸附系统的费米能相对于石墨烯的狄拉克点向下移动，显示出$p$型掺杂特征。此外，该位移被示出取决于石墨烯在Au（111）上的旋转角。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Substrate-induced structures of bismuth adsorption on graphene: a first principle study
采用第一性原理计算研究了强基底效应富集的Bi吸附单层石墨烯的几何和电子性质。六层衬底、波纹缓冲层和轻微变形的单层石墨烯都被模拟。通过分析不同吸附原子高度、吸附原子间距、吸附位置和六方位置的基态能量、铋吸附能和Bi-Bi相互作用能，对吸附原子排列进行了深入研究。Bi原子的六边形阵列由缓冲层和单层石墨烯之间的相互作用主导。温度的增加可以克服$\sim 50$ meV的能量障碍，并诱导三角形和矩形纳米团簇。最稳定和亚稳态结构与扫描隧道显微镜测量结果一致。态密度在费米能级处呈现有限值，在$\sim -0.2$ eV处呈现下降，在$\sim -0.6$ eV处呈现峰值，如在隧穿电导的实验测量中所观察到的。
2016-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Free energy landscape of dissociative adsorption of methane on ideal and defected graphene from ab initio simulations
我们研究了甲烷在石墨烯表面的解离吸附。自由能分布，其中包括不同步骤的反应的活化能，计算从约束从头分子动力学。在300 K时，反应势垒远低于实验测得的气态甲烷的键离解能，表明石墨烯表面对甲烷的分解起催化作用.另一方面，势垒仍然比镍表面高得多。因此，甲烷解离在镍上以比在石墨烯上更高的速率发生。该反应是从前体气体生长石墨烯的先决条件。因此，第一单层的生长应该是快速和有效的过程，而随后的层以减小的速率和更可控的方式生长。缺陷也可能影响反应能量学。这是显而易见的，从我们的结果，其中简单的缺陷（斯通-威尔士缺陷和氮取代）导致不同的自由能景观在解离和吸附的过程中的步骤。
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Atomic adsorption on pristine graphene along the Periodic Table of Elements - From PBE to non-local functionals
石墨烯上原子吸附的理解对于许多先进技术具有高度重要性。在这里，我们提出了一个完整的数据库的原子吸附能的元素周期表的原子序数86（不包括镧系元素）的原始石墨烯。用投影缀加波（PAW）方法和PBE、长程色散相互作用修正的PBE（PBE+D2，PBE+D3）以及非定域vdW-DF 2方法计算了能量。包括分散相互作用导致所有的调查元素的放热吸附。分散相互作用被认为是特别重要的低原子量的碱土金属，钴和S-金属（第11和第12组），高原子量的P-元素和稀有气体的吸附。我们讨论了所观察到的吸附趋势沿集团和行的周期表，以及一些计算方面的建模原子吸附石墨烯。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding adsorption of hydrogen atoms on graphene
采用基于平面波的周期性密度泛函理论，通过第一性原理电子结构方法研究了氢原子在单层石墨（石墨烯）上的吸附.一个相当大的5 × 5表面晶胞已被用来研究单和多个吸附的H原子。结合能和势垒连续粘贴已计算出一些配置涉及吸附在碳原子上。我们发现，每个原子的结合能范围从~0.8 eV到~1.9 eV，与障碍坚持在0.0-0.2 eV的范围内。此外，根据吸附的氢原子的数量和位置，我们发现，磁结构可能会形成自旋密度定位在一个$\sqrt{3}{x}\sqrt{3}{R}30^{\circ}$子晶格，并为顺序吸附的结合（势垒）能增加（减少）与网站集成磁化线性。这些结果可以合理化的平面$π$共轭系统的价键共振理论的帮助下，并建议，由于无势垒吸附的优先粘附是有限的氢对的形成。
2008-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Lithium Adsorption on Zigzag Graphene Nanoribbons
我们通过密度泛函理论计算研究了锂原子在石墨烯纳米带（锯齿形和扶手椅形）、石墨烯和富勒烯中空位点的吸附。扶手椅型纳米带上的Li原子的结合能（对于LSDA为约1.70eV，对于PBE为约1.20eV）与石墨烯中的相应值（对于LSDA和PBE分别为1.55和1.04eV）相当。值得注意的是，Li和锯齿形纳米带之间的相互作用要强得多。在锯齿形纳米带的边缘处的Li的结合能比在石墨烯中的结合能强约50%。虽然锂吸附原子和锯齿形纳米晶之间的电荷转移显着影响后者的磁性能提供了一个额外的相互作用机制，是不存在于二维石墨烯或扶手椅纳米带，我们发现，边缘的形态，而不是磁性，是负责增强锂纳米晶相互作用。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Water on Pristine Graphene: A van der Waals Density Functional Study with the vdW-C09 Approach
Universidade Federal da Bahia（巴伊亚联邦大学）；Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）
本研究利用vdW-C09方法研究了水分子在石墨烯上的吸附行为，揭示了吸附能和构型特征，证实了纯石墨烯的非反应性和疏水性。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Gas Adsorption and Dynamics in Pillared Graphene Frameworks
柱撑石墨烯框架是由有机间隔物分隔的石墨烯片制成的一类新型微孔材料。它们的主要特征之一是可以选择柱类型和密度来调整材料特性。在这项工作中，我们提出了一个计算机模拟研究的吸附和动力学的H $_{4}$，CH $_{2}$，CO $_{2}$，N $_{2}$和O $_{2}$及其二元混合物，在柱撑石墨烯框架与含氮有机间隔。在一般情况下，我们发现，柱密度起着最重要的作用，在确定气体吸附。在低压区（< 10巴），吸附的气体量是柱密度的递增函数。在较高的压力下，观察到相反的趋势。考虑到框架的灵活性，这是必不可少的，在评估吸附气体的动力学性质的代表性结构的扩散系数进行了计算。发现CH $_{4}$ /H $_{2}$、CO $_{2}$ /H $_{2}$和CO $_{2}$ /N $_{2}$混合物具有良好的气体分离性能，其值与金属有机骨架和沸石的那些相当。
2017-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Gas Adsorption Induced Carrier Transport Studies of Epitaxial Graphene using IR Reflection Spectroscopy
我们研究了在C面SiC衬底上生长的外延石墨烯上通过吸电子NO2和给电子NH3的分子吸附掺杂。安培测量显示在外延石墨烯上引入分子吸附剂后的电导变化。电导变化是载流子浓度和散射之间的权衡，并且在直流和光频率下表现出来。因此，我们调查的红外（IR）反射光谱的变化，以关联这两个频域，反射率的变化是由于外延石墨烯（EG）表面电导的变化。我们匹配理论与实验红外数据和提取的变化，由于气体吸附的载流子浓度和散射。最后，我们分离的带内和带间散射的气体吸附下的电子输运的贡献。结果表明，在气体吸附条件下，即使在直流条件下，带间散射的影响也不能忽略。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Tuning Hydrogen Adsorption and Electronic Properties from Graphene to Fluorographone
通过氢和氟官能化石墨烯已被提出作为调节其反应性和电子性质的途径。然而，到目前为止，所提出的系统存在降解和有限的氢吸附能力。本研究结合基于密度泛函理论和反应分子动力学的第一性原理计算，分析了氟化和氢化单层石墨烯中氢吸附和电子性质的调控。我们的研究结果表明，氟吸附促进更强的碳$-$氢键。通过改变氟和氢的浓度，可以调整电荷密度转移和电子性质，如带隙和自旋分裂，增加它们对电子和自旋电子器件的潜在适用性。尽管氟不影响总H掺入，但$\textit{ab initio}$分子动力学结果表明，3%氟化石墨烯增加氢锚定，表明氢化和氟化石墨烯用于储氢和相关应用的潜力。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary water adsorption characteristics of graphene oxide
氧化石墨烯（GO）的层压结构赋予了与水分子的独特相互作用，这可以用于需要具有可调吸湿性的材料的一系列应用中。到目前为止，GO层压板中可膨胀层间距和官能团的精确作用还没有完全理解。在这里，我们报告的实验和理论研究的吸附和解吸行为的GO层压板作为相对压力的函数的水。我们已经观察到，GO赋予高达0.58克水/克GO（g g-1）的优异吸水能力，这比常规干燥剂材料硅胶高得多。更有趣的是，GO的吸附和解吸动力学比硅胶高一个数量级。观察到的异常吸附/解吸速率可归因于GO层压体中的高毛细管压力以及位于表面处的微米尺寸的隧道状褶皱。
2017-07-29 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of bandgap effects in graphene due to hydrogen adsorption
氢在石墨烯上以相称的周期性排列吸附导致狄拉克点处的带隙开放和无色散的中间带隙的出现。我们使用自旋极化的密度泛函理论计算研究了这些带隙效应及其对周期性石墨烯超电池上单个氢吸附物的周期性的依赖性。我们的研究结果表明，对于一定的周期性，标记为一个比例因子为三，带隙被抑制在很大程度上，并有一个特殊的水平结构周围的中性点。我们提出的解释的起源的能带结构的变化方面的\textit{ab initio}哈密顿矩阵。该方法可用于更精确地描述单氢在石墨烯上的吸附。
2012-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of hydrogen adsorption on the quasiparticle spectra of graphene
利用非相互作用的紧束缚模型研究了孤立氢吸附物对单层石墨烯准粒子谱的影响。使用格林函数的方法，我们得到的解析表达式的局域态密度和掺氢石墨烯的光谱函数，这也是数值计算和绘制。我们的研究结果是相关的扫描隧道显微镜和角度分辨光电子能谱数据的功能化石墨烯的解释。
2011-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of Hydrogen in Graphene without Band Gap Opening at the Dirac Point
研究了氢掺杂石墨烯的带隙。通过紧束缚模型（TB）发现，对于某些周期性，这里称为NGP（非能隙周期性），在狄拉克点没有能隙打开。这一结果得到了密度泛函理论（DFT）计算的证实。DFT结果表明，一个微小的差距是开放的NGP由于交换效应，没有考虑在TB模型。然而，这个微小的差距是一个或两个数量级的差距比其他周期不同的NGP打开。这一发现为石墨烯的带隙工程实验开辟了新的途径。
2010-07-26 cond-mat.mtrl-sci
O2 Adsorption on Defective Penta-Graphene Lattices
University of Brasília（巴西利亚大学）
本研究利用密度泛函理论和改进的Lennard-Jones势，探究缺陷型五边形石墨烯晶格与氧分子的相互作用，发现类sp³单原子空位的晶格吸附能更高且对分子取向有带隙调控的选择性，为其气敏应用提供理论支撑。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the Conglomeratic Nature of Methanol Clusters Adsorbed on Graphene Surfaces. Insights from Molecular Dynamics Simulations
通过分子动力学模拟，揭示了甲醇在石墨烯表面聚集形成二维手性聚集体的机制，阐明了其氢键作用、构型特征及在高达150 K下的热稳定性。
2025-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of adsorbing hydrogen gas on metal decorated graphene
针对石墨烯等二维材料储氢结合力弱的问题，本研究通过第一性原理筛选碱金属/碱土金属修饰石墨烯的氢吸附性能，揭示三种吸附机制，并发现Kubas吸附可被外电场调控，为高效储氢材料设计提供依据。
2022-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing topological phases in graphene via random adsorption
我们研究了在石墨烯中随机分布的吸附物实现拓扑相的可能性。当石墨烯与周期性分布的吸附原子作用时，增强的自旋轨道耦合可以导致各种拓扑相。然而，在某些吸附原子覆盖率，谷间散射使系统成为平凡的绝缘体。利用有限尺寸标度方法和Landauer-Büttiker公式，我们证明了吸附原子分布的随机化大大削弱了谷间散射，但对自旋轨道耦合的影响可以忽略不计.因此，这种随机化将石墨烯从平凡的绝缘体转变为拓扑状态。
2012-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Approaching ideal graphene: The structure of hydrogen-intercalated graphene on 6H-SiC(0001)
采用正入射X射线驻波技术测量了氢嵌入的准自由单层石墨烯在6 H碳化硅（0001）面上的吸附高度。基于范德华校正的交换相关泛函，对全（$6 \sqrt{3} \times 6 \sqrt{3}$）-R30 $^\circ$晶胞的密度泛函计算发现与实验非常一致的纯物理吸附高度、石墨烯层的非常低的屈曲、界面处的非常均匀的电子密度以及石墨烯在任何衬底上的最低已知的每原子吸附能。与其他石墨烯的结构比较表明，6 H-SiC（0001）上的氢插层石墨烯接近理想石墨烯。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci
