论文简介

受石墨烯深入研究的启发，科学家们在探索非碳类石墨烯二维(2D)纳米材料的特性和现象方面付出了非凡的努力，特别是那些仅由单层或几层组成的纳米材料。实验上，许多类似石墨烯的二维结构已经由各种各样的层状和非层状材料制成。这些类石墨烯结构已经显示出非凡的性能，这将为纳米材料科学提供新的突破和创新机会。理论上，密度泛函理论(DFT)计算提供了一个强大的工具来研究纳米材料的电子结构(主要是基态)，预测它们的内在性质，协助表征和实验结果的合理化，以及探索它们的潜在应用。通过DFT计算，探索和设计了许多类石墨烯材料，并揭示了其奇妙的性能。在这篇综述中，Qing Tang等介绍了最近在发现几种重要的和有代表性的类石墨烯二维纳米材料的固有结构、电子和磁性方面的计算进展，并确定了它们的潜在应用。突出的类石墨烯结构包括层状范德瓦尔斯(vdW)材料(h-BN, MoS2， α-MoO3和V2O5)，类石墨ZnO, MXenes(金属碳化物或碳氮化物)，尚未合成的B2C, SiC2, BSi3, arsenene和antimonene，以及单层配位聚合物([Cu2Br(IN)2]n (IN =异烟碱)，酞菁铁和镍二噻吩)。

图文导读

图1. BN薄片与TCNQ (a)和TTF (b)的配合物。

图2. LH: L0比分别为(a) 1:4(20%)、(b) 2:3(40%)、(c) 3:2(60%)、(d) 4:1(80%)和(e) 1:1(100%)的氢化 8-zigzag BNNRs的几何形状和能带结构。f和g部分显示了(d)的能带结构和态密度（DOS）的费米能级区域的放大图。

图3. 层状MoS2， α-MoO3, V2O5。

图4.  8-zigzag(a)和15-armchair(b)二硫化钼纳米带。8-zigzag MoS2纳米带的自旋密度分布(c)。扶手椅纳米带的带隙随带宽的变化(d)(8≤Na≤20)。

作者信息

参考引用：

Qing Tang, Zhen Zhou*. Innovation and discovery of graphene-like materials via density-functional theory computations. WIREs Comput Mol Sci. 2015, 5:360–379.

原文链接：

https://doi.org/10.1002/wcms.1224

信息来源：Ai赋能材料

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。