新型碳雜化材料的理論設計與性能調控

《新型碳雜化材料的理論設計與性能調控》是依託中國科學技術大學，由武曉君擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型碳雜化材料的理論設計與性能調控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：武曉君
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

由於其豐富的電子性質和功能特性，以富勒烯、碳納米管和石墨烯為代表的碳納米材料是當前國內外前沿的熱點研究體系，以這三種結構為基本單元構造新型碳雜化材料是目前一個新的研究方向。本項目將採用多種理論方法對新型碳雜化材料開展深入的理論研究，主要研究體系包括碳納米芽、基於石墨烯的碳雜化材料和異質雜化材料，主要研究內容包括理論設計一維碳納米芽、二維石墨烯納米芽和三維石墨框架結構等新型碳雜化材料，研究其穩定性、電子結構與輸運特性，通過摻雜、化學吸附和形成結構缺陷等物理化學手段實現對碳雜化材料的性能調控等。通過本項目的研究，理解和調控新型碳雜化材料的性能，揭示其結構與性能之間的關係，實現雜化材料的結構和功能集成，設計出具有特性功能的新型碳雜化材料，為相關的實驗和套用研究提供一些理論指導和依據，這些都具有重要科學意義。

結題摘要

項目按計畫執行。主要研究目標是理論設計碳雜化納米材料與其它低維雜化功能材料，研究其結構穩定性與電子性質，探索其潛在的套用前景。主要研究進展包括：（1）基於石墨烯與類石墨烯氮化硼單層材料，設計了具有內嵌擴展線缺陷結構的石墨烯/氮化硼、氮化硼/氮化硼以為雜化納米帶與納米管結構。（2）以碳納米材料和氮化硼納米材料為基本單元，理論設計具有獨特電子結構性質的納米超結構，可運用於能量存儲等領域。（3）運用第一性原理和全局搜尋算法，發現了單質硼、硼矽合金穩定的二維平面結構，預示了其獨特的成鍵特徵和物理特性。（4）基於石墨烯與類石墨烯結構，通過化學修飾和缺陷調控材料的性能。項目研究成果主要以學術論文形式發表。在J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, J. Phys. Chem. Lett. J. Phys. Chem. C, Nanoscale, Phys. Chem. Chem. Phys. 等雜誌上發表SCI論文21篇。應邀撰寫學術專業書籍一章，介紹石墨烯超結構與組裝。在國內外學術會議上做邀請報告7次。項目執行期間研究組1人獲博士學位，畢業本科生4名。目前在讀博士研究生4人，碩士研究生4人。