纳米技术现在 - 新闻稿：石墨烯通过闪烁而增强：米饭处理自定义应用程序的单，二或三元素掺杂

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赖斯大学化学家创建了一个无催化剂和无溶剂的闪光焦耳加热工艺，用于制造大量的掺杂石墨烯，并使用定制的光学和电子纳米电视。（图由旅游实验室/赖斯大学提供）

抽象的：
从废物中闪烁石墨烯仅仅是一个好的开始。现在，赖斯大学的研究人员正在定制它。

石墨烯通过闪烁而增强：米饭处理为应用定制的一，二或三元素掺杂

德克萨斯州休斯顿|发表于2022年3月31日

化学家詹姆斯之旅的稻米实验室修改了其闪光焦耳加热过程，以生产掺杂的石墨烯，从而定制原子厚的材料结构和电子状态，使其更适合于光学和电子纳米设计。掺杂过程将其他元素添加到石墨烯的2D碳基质中。

《美国化学学会杂志》中报道的该过程ACS Nano显示了如何将石墨烯与单个元素或成对或三个元素掺杂。该过程用硼，氮，氧，磷和硫，硼和氮的两元素组合以及硼，氮和硫的三元素混合物证明了这一过程。

该过程大约需要一秒钟，既无催化剂和无溶剂，并且完全取决于``粉flashing''将掺杂剂元素与碳黑色结合的粉末。

通过自下而上的方法，例如化学蒸气沉积或合成有机过程，可以使用掺杂石墨烯，但是这些方法通常以痕量量或在石墨烯中产生缺陷产生产品。大米工艺是一种有希望的途径，可以快速生产大量的糖果掺杂石墨烯，而没有溶剂，催化剂或水。

Tour说：``这为Flash石墨烯提供了一个新的可能性。''``一旦我们学会了制造原始产品，我们知道直接合成掺杂的涡轮质石墨烯的能力将为有用产品带来更多选择。这些新的原子添加到石墨烯基质中将允许制造更强的复合材料，因为新原子将更好地与宿主材料（例如混凝土，沥青或塑料）结合。添加的原子还将修改电子特性，使其更适合特定的电子和光学设备。

当2D蜂窝状晶格的堆叠彼此不一致时，石墨烯是涡轮形成。Tour说，这使得将纳米级板分散到溶液中变得更加容易，从而生产可溶性石墨烯，该石墨烯更简单地融入其他材料。

该实验室在两种情况下测试了各种掺杂的石墨蛋白：电化学还原反应（ORR），这些反应（ORR）是催化设备（如燃料电池）的关键，作为锂金属电池中电极的一部分，代表了下一代具有高能密度的可充电电池。

掺杂硫的石墨烯是ORR最佳的，而氮掺杂的石墨烯被证明能够减少金属锂电沉积过程中的成核过电势。该实验室报道说，这将有助于促进下一代可充电金属电池中更均匀的沉积和改善的稳定性。

水稻研究生Weiyin Chen和Chang GE是该论文的共同领导作者。合着者是校友John Tianci Li，研究生Jacob Beckham，Kevin Wyss，Paul Advincula，Lucas Eddy和Jinhang Chen，本科生Robert Carter，博士后研究员Zhe Yuan，研究科学家Carter Kittrell和Alumnus Duy duy Xuan Luong。

这项研究得到了空军科学研究办公室（FA9550-19-1-0296），能源国家能源技术实验室（DE-FE0031794）和美国陆军工程师工程师研发中心（DE-FE0031794）（DE-FE0031794）（FA9550-19-1-0296）（FA9550-19-1-0296）（W912Hz-21-2-0050）。

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赖斯大学位于休斯敦的一个占地300英亩的森林校园中，始终被美国新闻与世界报道（美国新闻与世界报道）排名全美20大学。赖斯拥有建筑，商业，持续研究，工程，人文，音乐，自然科学和社会科学的高度尊敬的学校，并且是贝克公共政策研究所的所在地。赖斯的本科生与教师的比例只有4,052名本科生和3,484名研究生，距离6至1岁以下。它的住宅学院系统建立了紧密联系的社区和终身友谊，这就是为什么赖斯在大量种族/班级互动中排名第一，而普林斯顿评论的生活质量排名第一。赖斯还被吉卜林格的个人理财评为私立大学中的最佳价值。

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