本研究通過Ca
2+修飾TiO
2表面，并結合石墨烯，設計開發了一種三元導電材料。從TEM表征中可以觀察到，Ca
2+修飾的TiO
2納米粒子分散在石墨烯層上，界面接觸緊密。Ca
2+/TiO
2/G的電阻率比未修飾的化合物降低了約70%。電導率的增強可歸因于Ca
2+/TiO
2與G之間更強的結合強度，以及形成額外的電荷轉移途徑。因此，可以加速界面電荷轉移和電導率。此外，第一性原理計算證實，電荷轉移確實通過Ca
2+修飾增加。這一結果證明了界面電荷轉移的改善對提高導電性能的重要性，并為未來導電材料的設計提供了新的思路。
流程圖1. Ca
2+/T/G復合材料的合成過程示意圖。
圖1. (a)不同Ca
2+含量下TiO
2和Ca
2+/T的紅外光譜。(b) TiO
2和Ca
2+/T的O 1s XPS光譜。(c) TiO
2和Ca
2+/T的拉曼光譜。(d)不同Ca
2+含量下TiO
2和Ca
2+/T的XRD譜圖。(e) TiO
2和Ca
2+/T的結構模型。
圖2. (a) TiO
2、Ca
2+/T和(b) G的Zeta電位。Ca
2+/T/G的(c) C 1s和(d) C 2p的高分辨率XPS光譜。(e) G、Ca
2+/T和Ca
2+/T/G的紅外光譜。(f) Ca
2+/T/G的結構模型。
圖3. (a-g) Ca
2+/T/G的透射電鏡圖像。 Ca
2+/T的(h) TEM圖和(h)粒度圖。 Ca
2+/T/G的(i)EDS元素映射圖。
圖4. (a) Ca
2+含量對Ca
2+/T/G電導率的影響。(b)不同Ca
2+濃度下Ca
2+/T/G的Nyquist圖。(c)不同Ca
2+濃度時Ca
2+/T/G的放大頻率Nyquist圖。(d) T/G和Ca
2+/T/G的Mott-Schottky圖。
圖5. (a) T/G和(b) Ca
2+/T/G的能帶結構。(c) T/G和(d) Ca
2+/T/G的總態密度和偏態密度。
流程圖2. Ca
2+/T/G復合材料電導率提高的可能機理示意圖。
相關研究成果由渤海大學、遼寧省二氧化鈦粉體表面功能化重點實驗室Zengying Ma等人于2023年發表在Surfaces and Interfaces (https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.102779 )上。原文：Improved charge transfer by Ca
2+ modified TiO
2/graphene conductive material for enhancing conductivity。
轉自《石墨烯研究》公眾號
