西安交大研究人员揭示氧化石墨烯表面质子传导机制

氧化石墨烯具有质子传导能力，可作为高性能固态电解质应用于燃料电池、液流电池等领域，然而氧化石墨烯表面的质子传导机理目前仍不明确，阻碍了基于氧化石墨烯的质子交换材料的进一步发展。

西安交通大学电气工程学院新型储能与能量转化纳米材料研究中心应用反应分子动力学的方法，系统探究了在有水分子附着的情况下氧化石墨烯表面的质子传输行为。研究表明氧化石墨烯表面的环氧基团与羟基均可有效吸附水分子进而形成氢键网络，质子可经由该氢键网络在相邻或不相邻的羟基间以较低的能垒传输。相比较而言，环氧基团的质子传导能力较弱，难以观测到自发的质子传输过程。该项工作表明增加氧化石墨烯中的羟基含量可提高其质子传导率。相关成果以“揭示氧化石墨烯表面水分子介入的质子传导机制”为题发表在材料领域权威期刊《材料化学》上。该工作由新型储能与能量转换纳米材料研究中心完成，史乐教授为该文章的第一及通讯作者。西安交通大学为本文的第一作者单位和通讯作者单位。该研究得到了国家自然科学基金、西安交通大学青年拔尖人才支持计划等项目的资助，相关计算在西安交通大学校级高性能计算平台上完成。

新型储能与转换纳米材料研究中心（http://cne.xjtu.edu.cn）瞄准新能源技术发展前沿，围绕新型储能和能量转换纳米材料研究方向，开展以材料微观/介观结构-化学特性-纳米制备技术为核心的基础研究工作，并以新能源转换与储能系统示范工程的研究和实施带动电气工程学科的发展建设，实现在该领域的理论创新与研究方法的创新。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c01512