通過等離子體處理將極性氧官能團引入碳表面會導致其潤濕性和電子性能發(fā)生巨大變化。在這里，我們提出了理論和實驗相結合的方法來探索這些功能的化學性質和穩(wěn)定性。進行DFT計算以評估C
surf-OH、-CHO、-COOH、=O、C
surf-O-C
surf部分形成的表面偶極子的值和方向，通過表面技術（XPS、SIMS）進行表征。通過潤濕性（水接觸角）和電子供體性質（通過開爾文方法測量的函數）的變化來及時監(jiān)測功能化的演變。結果表明，約6 at.％的表面氧（-OH、-CHO、-COOH）導致功函數（增加1.15 eV）和水接觸角（減少74°）發(fā)生顯著變化。在等離子體處理后的60天內，系統(tǒng)地監(jiān)測了表面功能化的演變。電子性能和潤濕性都傾向于隨時間恢復。SIMS深度分析清楚地說明了老化石墨烯表面成分的變化，這些變化低于XPS的靈敏度。由于等離子體處理通常作為碳材料表面性能調整的第一步，因此在活化后立即功能化的實際重要性被強調。
Figure 1. 未修飾和等離子體處理的石墨烯表面的SEM顯微照片(a)，拉曼光譜(b)，XPS結果(c)和水滴圖像(d)。
Figure 2. 未修飾(G)和等離子體處理(G1-G2)石墨烯表面的二次離子質譜
Figure 3. 在電子密度等值面上(0.018 a.u.)繪制了-OH
surf基團功能化的石墨烯雙層平板單元電池的正面(a)和側面(b)視圖
Figure 4 通過水接觸角和功函數測量石墨烯樣品在等離子體功能化后的潤濕性(a)和電子性能(b)的演變。
相關研究成果于2021年由雅蓋隆大學的Joanna Duch 和Kotarba Andrzej課題組，發(fā)表在Applied Surface Science（doi:10.1016/j.apsusc.2020.148190）上，原文：Stability of oxygen-functionalized graphenic surfaces: Theoretical and experimental insights into electronic properties and wettability。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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