Defect-Mediated Catalysis for Low-Temperature Formation of Graphene-Based Materials

石墨烯 化学 催化作用 碳纤维 氧化还原 氧化物 乙炔 密度泛函理论 成核 纳米技术 钙钛矿(结构) 卡宾 过渡金属 量子点 光化学 分解 反应机理 分子动力学 化学物理 氧气 维数之咒 化学工程 计算化学 过渡状态
作者
Mengxuan Zhang,Takeharu Yoshii,Qi Zhao,Yuichiro Hayasaka,Devis Di Tommaso,Hirotomo Nishihara
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.5c20150
摘要

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Achieving low-temperature graphene formation remains a major challenge in carbon materials chemistry. Here we reveal a defect-mediated catalytic mechanism in which dynamically generated oxygen vacancies on ceria (CeO 2 ) activate acetylene (C 2 H 2 ) and direct the structural evolution of carbon networks at remarkably low temperatures. The oxygen-vacancy–driven redox dynamics of CeO 2 enables C 2 H 2 decomposition to proceed at temperatures as low as 113 °C, initiating carbon nucleation and leading to graphene domain formation below 300 °C. The temperature-dependent evolution─from graphene quantum dots (GQDs, 300 °C) to aggregated graphene (450 °C) and porous graphene frameworks (600 °C)─illustrates a designable transition in carbon connectivity directed by defect chemistry. Mechanistic studies combining in situ spectroscopy, thermogravimetry, and density functional theory reveal that the reaction follows a temperature-dependent transition from a radical to a carbene pathway, governed by the oxygen-vacancy chemistry of CeO 2 . Together, these results define a defect-mediated catalytic paradigm that couples oxide redox dynamics with carbon dimensionality control, offering a general principle for low-temperature formation of graphene-based sp 2 carbon materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
英姑应助kk采纳,获得10
1秒前
nini驳回了情怀应助
2秒前
2秒前
京墨天一完成签到,获得积分10
2秒前
小幸运完成签到 ,获得积分10
2秒前
cy0824发布了新的文献求助30
4秒前
小幸运发布了新的文献求助10
6秒前
我是老大应助任一笑采纳,获得10
6秒前
共享精神应助oo采纳,获得10
6秒前
华仔应助3399采纳,获得10
6秒前
NINI发布了新的文献求助10
7秒前
doctor2023完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
makabaka完成签到 ,获得积分10
9秒前
溯溯完成签到 ,获得积分0
9秒前
9秒前
10秒前
123发布了新的文献求助20
10秒前
10秒前
10秒前
Redamancy完成签到 ,获得积分20
11秒前
11秒前
makabaka关注了科研通微信公众号
11秒前
科研通AI6.4应助蓝天采纳,获得10
12秒前
王彦霖发布了新的文献求助10
12秒前
kk发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
拼搏冬瓜完成签到,获得积分10
16秒前
zhangwenkang完成签到,获得积分10
16秒前
羽宇发布了新的文献求助10
16秒前
小魏完成签到,获得积分10
17秒前
上官若男应助AHND采纳,获得10
19秒前
19秒前
xux完成签到,获得积分20
20秒前
Lucas应助kk采纳,获得10
21秒前
21秒前
猫咪完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
小幸运发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7321778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8937304
关于积分的说明 18948005
捐赠科研通 6979773
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214817
关于科研通互助平台的介绍 2382438
邀请新用户注册赠送积分活动 2194101