三层可能比双层更适合制造，可提高电化学和电催化装置的速度和容量。扭转堆叠的三层石墨烯具有与“魔角”双层石墨烯类似的高导电性，但制造起来更容易，电子传输速度也更快。这一发现可以改进纳米电化学装置或电催化剂，以促进能量储存或转换。

石墨烯——以六边形晶格排列的单层碳原子——具有独特的性质，包括高表面积、优异的电导性、机械强度和柔韧性，使这种二维材料成为提高能量存储速度和容量的有力候选者。

将两片石墨烯以 1.1° 的角度(称为“魔角”)扭转，可形成“平带”结构，这意味着动量值范围内的电子都具有大致相同的能量。因此，在平带的能级上，态密度(或电子可占据的能级)会出现巨大的峰值，从而增强电导率。

最近的研究通过实验证实，当这些平带与合适的氧化还原对配对时，可以利用它们来增加扭曲双层石墨烯的电荷转移反应性。氧化还原对是一对化学物质，通常用于储能，在电池电极之间传送电子。

根据密歇根大学研究人员最近研究的电化学活性模型，与双层石墨烯相比，添加额外的石墨烯层来制造扭曲的三层石墨烯可以实现更快的电子传输。

“我们在扭曲的三层石墨烯中发现了高度灵活和增强的电荷转移反应性，它不受特定的扭曲角度或氧化还原对的限制，”航空航天工程副教授、发表在《美国化学学会杂志》上的研究的通讯作者 Venkat Viswanathan 说。

堆叠三层石墨烯会引入额外的扭曲角度，从而产生“不相称”的图案，即小角度扭曲时不重复的图案，这与形成重复图案的双层石墨烯不同。本质上，当添加第三层时，六边形晶格不会完美对齐。

在室温下，这些非重复模式具有更宽的角度范围，远离平带的状态密度更高，从而提高了电导率，与魔角预测的相当。

机械和航空航天工程博士生兼研究第一作者穆罕默德·巴巴尔 (Mohammad Babar) 说： “这一发现使制造变得更容易，避免了确保双层石墨烯所需的精确扭曲角度的挑战。”

下一步，研究人员计划在实验中验证这些发现，并可能发现多层扭曲二维材料在氧化还原反应和电催化等广泛的电化学过程中具有更高的活性。

Babar 表示：“我们的工作开辟了二维材料动力学的新领域，捕捉到了相等和不相等结构的电化学特征。现在，我们可以确定给定氧化还原对的三层石墨烯中电荷转移反应性的最佳平衡。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：