硼摻雜碳納米結構由于其顯著的電催化性能與傳統金屬催化劑相當或更好，近年來引起了人們的極大興趣。在之前的一項工作中，本課題報道了隨著性能的顯著提高，B摻雜增強了少層石墨烯（FLG）的抗氧化性，這為中溫燃料電池電極提供了更高的結構穩定性。通常，在燃料電池操作期間，缺乏對B摻雜的碳納米結構中發生的原子和電子結構轉變的詳細表征。在這項工作中，我們使用像差校正的掃描透射電子顯微鏡、納米束電子衍射和電子能量損失譜（EELS）來表征燃料電池運行前后摻B FLG的原子和電子結構。這些數據表明，摻雜B的FLG的納米級波紋是提高穩定性和高耐腐蝕性的關鍵因素。B K邊緣EELS中的1s到π*和σ*躍遷特征與B摻雜的碳納米管中的躍遷特征的相似性為B-FLG中的納米波紋的曲率提供了估計。
圖1. 原始樣品和測試后樣品的HRTEM和STEM圖像以及NBED。（a） 原始樣本的HRTEM圖像。（b） 原始石墨烯的STEM-HAADF圖像，從中測量（c）中的NBED圖案。（d） 試驗后樣品的HRTEM圖像。（e） 從其測量（f）中的NBED圖案的測試后石墨烯的STEM-HAADF圖像。注意，明亮的團聚體對應于Pt團簇，因為在Z對比度圖像中Pt的對比度遠高于石墨烯。（c，f）中的比例尺對應于10 nm
–1。
圖2. 燃料電池測試前后B-FLG的STEM圖像和電子結構。（a） 標記為原始的生長B-FLG的STEM圖像顯示莫爾條紋。插圖顯示了圖像的FFT，顯示了兩層之間的8°扭曲角。（b） 燃料電池測試后b-FLG的STEM圖像標記為Post。黃色矩形顯示，根據對比度變化，腐蝕主要發生在表面附近。（c） 來自原始（A）和后（B）樣品的B K邊緣EELS光譜的比較。
圖3. 曲率對B摻雜石墨烯的B K邊緣EELS光譜的影響。（a） 包裹在核殼BCx納米顆粒上的FLG的STEM圖像。“G”片和紅點表示收集EELS光譜的石墨烯曲率最大的區域。（b） 生長（原始）材料中平坦和彎曲b-FLG的EELS光譜的比較。
圖4. 硼摻雜劑在不同曲率碳納米管上的結合能。在這里，考慮兩種類型的摻雜劑配置，硼原子取代CNT的碳，硼作為CNT碳頂部的吸附原子，其中0和0.5的局部曲率值對應于石墨烯和（3，3）CNT。
相關研究成果由橡樹嶺國家實驗室Gyula Eres等人2023年發表在ACS Applied Materials & Interfaces (鏈接: https://doi.org/10.1021/acsami.3c10664)上。原文：Role of Curvature in Stabilizing Boron-Doped Nanocorrugated Graphene
轉自《石墨烯研究》公眾號
掃碼了解上周最受歡迎的文章
.png)
