湖南科技大学张杰博士在缺陷调控石墨烯电子转移动力学研究方面取得进展学术资讯

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近日，湖南科技大学化学化工学院张杰博士在缺陷调控石墨烯电子转移动力学研究方面取得进展，相关成果以“Heterogeneous electron transfer kinetics of defective graphene investigated by scanning electrochemical microscopy”为题发表于Applied Surface Science（Appl. Surf. Sci. 2019, 491, 553-559）。

调控石墨烯电化学活性对电化学传感、电催化和电化学储能等领域都有着重要应用。通过改变形貌、边缘修饰和缺陷引入的方法调控石墨烯电子结构可以提高其电化学活性。然而伏安法和交流阻抗法等电化学活性测量方法对样品一致性的要求较高，且只能获得样品的整体平均电化学活性。扫描电化学显微镜能够实现微区电化学活性成像，结合COMSOL有限元分析方法，可以实现微区电化学活性的定量表征。拉曼光谱通过监测石墨烯无序D带峰强度可以实现缺陷密度的定量表征。张杰博士课题组通过Ar+等离子体轰击可控制备了不同缺陷密度石墨烯。通过拉曼光谱与扫描电化学显微镜相结合，将石墨烯缺陷密度与微区电化学活性相关联，获得了石墨烯缺陷密度与电子转移速率常数之间三个不同阶段的定量关系。结果表明，7.17 ×1012 cm-2的最优缺陷密度可以提高石墨烯电化学活性近60倍。该方法为其他二维材料的电化学活性调控与优化筛选提供了新思路。

该工作主要由张杰博士与厦门大学詹东平教授团队合作完成，第一单位为湖南科技大学，本科生郭佳瑶和陈锻参与了部分实验工作。该工作得到了国家自然科学基金项目（51605404）；湖南省自然科学基金项目（2018JJ3142）的资助。

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