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集美大学海洋信息工程学院Tiejun Li等--非金属共掺杂石墨烯的贵金属单原子结构、电子和磁性能的第一性原理研究

日期: 来源:石墨烯研究收集编辑:石墨烯研究翻译
采用第一性原理计算方法,研究了非金属(X= B, C, N, O)共掺杂石墨烯(MX4-G)的贵金属单原子(M = Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au)的几何、电子和磁性能。结果表明,Rh、Pd、Ir、Pt和Au原子不能与O4-G衬底强结合形成MO4-G, Ag原子不能稳定地锚定在所有X4-G衬底上。M原子失去电荷随X原子电负性的变化而变化的稳定MX4-G结构可能表现出不同的催化活性和选择性。通过自旋密度分析,发现RhC4G、RhN4-G、IrC4-G和IrN4-G中存在铁磁耦合,Rh和Ir原子的5个不同的上下自旋d轨道对局域磁矩有影响。MX4-G可以表现出金属、半金属或半导体行为,因为它们的带隙敏感地依赖于M和X的原子类型。我们的工作为MX4-G纳米材料在各种催化反应和新型自旋电子器件中的应用提供了指导。

         

图1. MX4-G的几何结构示意图。h为M原子的吸附高度。


图2. M的凝聚能和M与X4-G的结合能。


图3. MX4-G的自旋极化电荷密度等面值为0.003 e/Å3


图4. MX4-G的PDOS,插图是接近费米能级的PDOS。虚线表示费米能级。


图5. MX4-G的自旋极化能带结构。红色和蓝色线分别代表自旋向上和自旋向下的能带。


相关研究成果由集美大学海洋信息工程学院Tiejun Li等人于2023年发表在Journal of Magnetism and Magnetic Materials (https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.170418)上。原文:Noble-metal single atom with non-metal co-doped graphene: First-principles investigation of structures, electronic and magnetic properties。

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