Il trasferimento di carica da α-Li3N a grafite può abbassare la temperatura di transizione fino a 350 gradi C. Credito:PAN Fei et al.
Grafite, come materiale importante per l'anodo della batteria al litio e la preparazione del grafene, può esistere in due fasi:la fase di Bernal (2H) e la fase romboedrica (3R). La fase 2H ha un'energia relativamente bassa e un'alta proporzione nella polvere di grafite, mentre la fase 3R mostra le proprietà opposte. Però, la diminuzione della dimensione della grafite lamellare dà luogo alla proporzione di fase 3R fino al 50%.
Secondo le ricerche esistenti sul cambiamento di fase della grafite, la transizione dalla fase 3R alla fase 2H si osserva solitamente ad alta temperatura oltre 1, 000 gradi C attraverso Joule o riscaldamento laser, che è inappropriato e irrealizzabile.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. ZHU Yanwu dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) ha ottenuto la conversione completa di 3R in 2H a circa 350 gradi C mediante ricottura della grafite in presenza di α -Li3N (nitruro di litio), un materiale promettente per la catalisi e le applicazioni energetiche.
Basato su questo, il team ha rivelato il meccanismo di riduzione della barriera energetica in presenza di α -Li3N in collaborazione con ricercatori della National University of Defense Technology, la Northwestern Polytechnic University, l'Istituto dei Semiconduttori del CAS, e l'Università di Manchester. Lo studio è stato pubblicato su Nano lettere .
Un'iniezione di carica dell'interfaccia da α -Li3N al legame π coniugato della distanza intercalare allargata di grafite. Ciò ha reso più facile lo scivolamento dello strato, consentendo una temperatura di transizione di fase inferiore da 3R a 2H nella grafite.
Per esplorare il percorso di scorrimento intercalare durante la transizione di fase da 3R a 2H, i ricercatori hanno impiegato l'analisi di diffrazione dei raggi X in situ ei calcoli della teoria del funzionale della densità. Inoltre, La mappatura Raman è stata eseguita su scaglie di grafite esfoliate meccanicamente prima e dopo l'introduzione di α -particelle di Li3N, confermando ulteriormente il doping causato da α -Li 3 N.
Questi risultati forniscono un possibile modo per controllare la configurazione di impilamento e altre proprietà della grafite attraverso la regolazione del legame π coniugato, rendendolo anche attraente per la futura preparazione del materiale in carbonio.
