通过界面电荷注入在石墨中发生相变

石墨作为锂电池负极和石墨烯制备的重要材料，可以存在两个相：伯纳尔(2H)相和菱形(3R)相。2H相在石墨粉中能量相对较低，比例较高，而3R相则表现出相反的性质。然而，片状石墨尺寸的减小使 3R 相的比例增加到 50%。

根据已有的石墨相变研究，通常在1000℃以上的高温下通过焦耳或激光加热观察到从3R相到2H相的转变，这是不恰当和不可行的。

科学院(CAS)科学技术大学(USTC)朱彦武教授领导的研究小组通过在α存在下对石墨进行退火，在约350摄氏度下实现了3R向2H的完全转化-Li3N(氮化锂)，一种用于催化和能源应用的有前途的材料。

基于此，该团队与国防科技大学、西北工业大学、科学院半导体研究所和曼彻斯特大学的研究人员合作，揭示了α- Li3N存在时降低能垒的机制. 该研究发表在《纳米快报》上。

从α -Li3N 到石墨共轭 π 键的界面电荷注入扩大了层间距离。这使得层滑动更容易发生，从而允许石墨中从 3R 到 2H 的较低相变温度。

为了探索从 3R 到 2H 相变过程中的层间滑动路径，研究人员采用了原位 X 射线衍射分析和密度泛函理论计算。此外，在引入α -Li3N 颗粒之前和之后对机械剥离的石墨薄片进行了拉曼映射，进一步证实了由α -Li 3 N引起的掺杂。

这些结果为通过调节共轭 π 键来控制石墨的堆叠构型和其他性质提供了可能的方法，也使其对未来的碳材料制备具有吸引力。

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