基本信息
浏览量:17
职业迁徙
个人简介
多年来一直从事新型纳米材料以及固体表面催化的理论研究,在二维材料生长,结构,性质以及固体表面催化机制方面具有较好的研究基础。目前已发表SCI论文45篇,大部分发表在高水平的期刊杂志上,如物理类顶尖期刊Phys. Rev. Lett.,化学类顶尖期刊J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.,ACS Nano,材料类顶尖期刊Nat. Mater.,Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,以及Nature Commun.等。理论研究工作受到国内外同行的广泛关注,被国外媒体网站广泛报导及著名期刊Science, PNAS等引用。主持国家自然科学基金项目两项
具体研究方向为:
一.新型纳米材料结构,性质及生长机制
1. 碳纳米管CVD生长机制及缺陷消除
我们通过理论计算提出碳纳米管生长的决速步是碳原子从金属催化剂表面加入到碳纳米管并成为碳管一部分的过程。通过考察Armchair型碳纳米管在Fe,Co,Ni这三种催化剂表面的生长速度,我们发现Fe是碳纳米管高速生长的优良催化剂。在1300K的温度下,Armchair型碳纳米管在Fe催化剂表面的生长速度可达到106 nm/s,这与目前绝大部分的实验结果一致。
与Armchair碳纳米管不同,Zigzag碳纳米管的每一环碳原子的生长都需要经历一个成核过程,因此其生长速度大大低于Armchair及其它类型的手性碳纳米管。生长温度在1000K左右时,Zigzag碳纳米管在Fe,Co,Ni催化剂表面的生长速度分别为Armchair碳纳米管的10-3,10-4,10-5。此外,Zigzag碳纳米管的生长速度还与其管径大小密切相关。
碳纳米管的电子性质与其手性有很大关系,生长过程中保持特定的手性对实现其在电子器件领域的应用具有非常重要的意义。基于理论分析和计算,我们提出碳纳米管生长过程中最有可能的拓扑缺陷是五元环和七元环成对的缺陷(五/七缺陷对),一定温度下,碳纳米管中的五/七缺陷对浓度可低至10-11,即cm长度的碳管内没有任何缺陷。该研究结果发表在Phys. Rev. Lett. 108, 245505, 2012,图3b。已被Science, PNAS等多个著名杂志引用,并引起了包括美国自然科学基金网等众多国外媒体网站的关注和报导。
2. 石墨烯性质及CVD生长机制
我们的理论计算表明,可将石墨烯纳米带直立金刚石衬底上,并且石墨烯纳米带在金刚石衬底上发生直立后仍然能保持其原来的电子性质。由于单个石墨烯阵列之间的间距可以窄到~1nm,因此可利用石墨烯阵列来制作高密度电子器件,用该办法合成出来的场致发射器的电子密度理论上可达到1013cm-2。这一研究结果发表在化学类顶尖杂志J. Am. Chem. Soc. 133, 16072, 2011。并引起国际同行及媒体的广泛关注,有超过50家国外媒体和网站对该研究结果进行了报导。
石墨烯生长过程中存在一个含有三个五元环的C21幻数结构,其存在的主要原因是由于其结构的高对称性,以及边缘C原子与金属衬底的强相互作用。这一发现合理地解释了石墨烯成核早期实验上所观测到的在金属表面大小均匀的碳原子幻数团簇。研究成果发表在J. Am. Chem. Soc. 134, 2970, 2012。
我们基于理论计算结果预测,根据金属催化剂衬底的性质不同,石墨烯在其表面生长所采取的生长模式也不一样,分别有平台生长(on-terrace growth),台阶生长(step-derived growth)以及嵌入生长(self-embedded growth)三种可能的模式。生长模式的不同会导致石墨烯生长取向的不一样。这一预测结果已被韩国著名实验小组证实
二. 固体表面催化
1. 铝团簇表面小分子催化
结合密度泛函理论,高精度的后自洽场计算方法以及从头算的分子动力学方法,我们对金属及半导体表面化学催化进行了探讨。发现某些金属纳米团簇的表面与大块金属表面具有类似的表面性质及相似的催化机制。首次提出DFT计算在处理小分子与金属铝表面的化学吸附时,由于存在自相互作用误差(SIE)而大大低估了反应的势垒,解释了长期以来关于铝金属表面小分子理论计算和实验得出不一致结论的根本原因
2. Si(100)表面氢脱附及重构
具体研究方向为:
一.新型纳米材料结构,性质及生长机制
1. 碳纳米管CVD生长机制及缺陷消除
我们通过理论计算提出碳纳米管生长的决速步是碳原子从金属催化剂表面加入到碳纳米管并成为碳管一部分的过程。通过考察Armchair型碳纳米管在Fe,Co,Ni这三种催化剂表面的生长速度,我们发现Fe是碳纳米管高速生长的优良催化剂。在1300K的温度下,Armchair型碳纳米管在Fe催化剂表面的生长速度可达到106 nm/s,这与目前绝大部分的实验结果一致。
与Armchair碳纳米管不同,Zigzag碳纳米管的每一环碳原子的生长都需要经历一个成核过程,因此其生长速度大大低于Armchair及其它类型的手性碳纳米管。生长温度在1000K左右时,Zigzag碳纳米管在Fe,Co,Ni催化剂表面的生长速度分别为Armchair碳纳米管的10-3,10-4,10-5。此外,Zigzag碳纳米管的生长速度还与其管径大小密切相关。
碳纳米管的电子性质与其手性有很大关系,生长过程中保持特定的手性对实现其在电子器件领域的应用具有非常重要的意义。基于理论分析和计算,我们提出碳纳米管生长过程中最有可能的拓扑缺陷是五元环和七元环成对的缺陷(五/七缺陷对),一定温度下,碳纳米管中的五/七缺陷对浓度可低至10-11,即cm长度的碳管内没有任何缺陷。该研究结果发表在Phys. Rev. Lett. 108, 245505, 2012,图3b。已被Science, PNAS等多个著名杂志引用,并引起了包括美国自然科学基金网等众多国外媒体网站的关注和报导。
2. 石墨烯性质及CVD生长机制
我们的理论计算表明,可将石墨烯纳米带直立金刚石衬底上,并且石墨烯纳米带在金刚石衬底上发生直立后仍然能保持其原来的电子性质。由于单个石墨烯阵列之间的间距可以窄到~1nm,因此可利用石墨烯阵列来制作高密度电子器件,用该办法合成出来的场致发射器的电子密度理论上可达到1013cm-2。这一研究结果发表在化学类顶尖杂志J. Am. Chem. Soc. 133, 16072, 2011。并引起国际同行及媒体的广泛关注,有超过50家国外媒体和网站对该研究结果进行了报导。
石墨烯生长过程中存在一个含有三个五元环的C21幻数结构,其存在的主要原因是由于其结构的高对称性,以及边缘C原子与金属衬底的强相互作用。这一发现合理地解释了石墨烯成核早期实验上所观测到的在金属表面大小均匀的碳原子幻数团簇。研究成果发表在J. Am. Chem. Soc. 134, 2970, 2012。
我们基于理论计算结果预测,根据金属催化剂衬底的性质不同,石墨烯在其表面生长所采取的生长模式也不一样,分别有平台生长(on-terrace growth),台阶生长(step-derived growth)以及嵌入生长(self-embedded growth)三种可能的模式。生长模式的不同会导致石墨烯生长取向的不一样。这一预测结果已被韩国著名实验小组证实
二. 固体表面催化
1. 铝团簇表面小分子催化
结合密度泛函理论,高精度的后自洽场计算方法以及从头算的分子动力学方法,我们对金属及半导体表面化学催化进行了探讨。发现某些金属纳米团簇的表面与大块金属表面具有类似的表面性质及相似的催化机制。首次提出DFT计算在处理小分子与金属铝表面的化学吸附时,由于存在自相互作用误差(SIE)而大大低估了反应的势垒,解释了长期以来关于铝金属表面小分子理论计算和实验得出不一致结论的根本原因
2. Si(100)表面氢脱附及重构
研究兴趣
论文共 105 篇作者统计合作学者相似作者
按年份排序按引用量排序主题筛选期刊级别筛选合作者筛选合作机构筛选
时间
引用量
主题
期刊级别
合作者
合作机构
Applied Surface Science (2024)
Junye Chen, Chenchen Ma, Ruibo Xu,Huimin Gao,Qinghong Yuan,Zhenrong Sun,Cheng Zhong,Botong Liu, 亮 白, Haitao Sun, Bin Zuo,Yadong Zhao
crossref(2024)
Hu Yi-Shan,Yuan Qing-Hong
ACTA PHYSICA SINICAno. 13 (2024)
Outhmane Chahib, Yuling Yin,Jung-Ching Liu,Chao Li,Thilo Glatzel,Feng Ding,Qinghong Yuan,Ernst Meyer,Remy Pawlak
NATURE COMMUNICATIONSno. 1 (2024)
ACS Applied Nano Materialsno. 3 (2023): 2284-2284
arXiv (Cornell University) (2023)
加载更多
作者统计
#Papers: 105
#Citation: 4099
H-Index: 33
G-Index: 63
Sociability: 6
Diversity: 3
Activity: 103
合作学者
合作机构
D-Core
- 合作者
- 学生
- 导师
数据免责声明
页面数据均来自互联网公开来源、合作出版商和通过AI技术自动分析结果,我们不对页面数据的有效性、准确性、正确性、可靠性、完整性和及时性做出任何承诺和保证。若有疑问,可以通过电子邮件方式联系我们:report@aminer.cn