石墨烯氧化物的物理化学性质及氧化还原机理的理论研究

最近，采用化学方法来制备与研究石墨烯(graphene)已经成为一个新的研究热点，这其中涉及到的一个关键的中间体系就是石墨烯氧化物(graphene oxide，简称GO)。实验上已经演示了通过GO来大规模制备石墨烯，但相关的氧化还原反应机理至今仍不清楚，甚至对GO的微观结构及其基本物理化学性质也尚存争议。另外，除了作为合成石墨烯的中间产物，GO本身在力学材料、纳米器件以及锂离子电池电极等方面都有巨大的应用前景。本项目主要利用电子密度泛函理论、分子动力学方法以及基于非平衡格林函数的电子输运理论模型，研究GO的微观结构，比较不同化学基团及其吸附方式对体系电子结构的影响，揭示不同实验条件下的一些氧化还原反应机理，并计算GO的力学、振动、光学和输运等物理化学性质，为基于GO的实验和应用研究提供理论依据和指导。