[发明专利]一种引入缺陷的石墨烯与金属之间润湿性的预测方法

摘要

本发明一种引入缺陷的石墨烯与金属之间润湿性的预测方法，基于第一性原理的密度泛函理论，通过计算引入不同种类缺陷的石墨烯与金属团簇之间吸附能、键能、结构的变化，预测它们之间的润湿性。石墨烯引入的缺陷主要为点缺陷、掺杂Ni缺陷、吸附Ni缺陷。分别计算它们与金属Cu13团簇或者Al13团簇吸附后的吸附能、键能及结构变化，发现石墨烯缺陷的引入能提高石墨烯与金属之间的润湿性，尤其是掺杂Ni原子的石墨烯与金属之间的润湿性得到显著提高。本发明亦可根据引入缺陷的不同，或者引入缺陷对象的不同，对引入不同缺陷的对象与金属之间的润湿性进行有效预测分析。

主权项

一种引入缺陷的石墨烯与金属之间润湿性的预测方法，其特征在于：所述的预测方法基于第一性原理的密度泛函理论，通过计算引入缺陷的石墨烯与金属团簇吸附后的吸附能及键能和结构的变化，预测不同缺陷的石墨烯与金属的润湿性，具体内容为：一、 计算过程先构建含有不同缺陷类型的石墨烯模型和金属Al13团簇与Cu13团簇模型，分别将无缺陷石墨烯和含有不同缺陷的石墨烯与金属团簇结构组合在一起，然后进行结构优化，获得最稳定的结构，并进行吸附能、键能、结构计算；所述的缺陷包括空位缺陷，掺杂Ni缺陷，吸附Ni缺陷；所有计算结果分析要与引入缺陷后石墨烯与金属之间的实际润湿性效果作对比验证，最后确定引入缺陷后对石墨烯与金属之间的润湿性的影响，为高性能金属基石墨烯复合材料的制备和改性提供预测方法，同时确保计算方法的可靠性；二、模型构建无缺陷石墨烯结构、引入缺陷的石墨烯结构和金属Al13团簇或者Cu13团簇结构的模型构建方法：(1) 根据石墨烯是碳原子以SP2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，其平面结构参数为：每个C原子与周围相连的3个C原子之间键长a1=a2=a3=0.42nm，三个键的夹角β1=β2=β3=120°，利用CASTEP计算模块建立具有平面周期性的二维结构，建立7×7的石墨烯超晶胞模型；(2) 根据实际实验中引入的缺陷类型分别建立点缺陷，掺杂Ni，吸附Ni的二维平面石墨烯缺陷结构，其中点缺陷石墨烯是将无缺陷石墨烯的超晶胞结构里的一个C原子删除后结构优化得到的结构；掺杂Ni缺陷是将无缺陷石墨烯的超晶胞结构里的一个C原子用Ni原子取代后结构优化得到的结构；吸附Ni缺陷是将无缺陷石墨烯的超晶胞结构吸附一个Ni原子后结构优化得到的结构；(3)金属Al13团簇和Cu13团簇结构分别是以13个Al原子或者13个Cu原子为单元进行结构优化后得到的稳定结构，Cu‑Cu、Al‑Al之间的键长分别为0.25nm和0.27nm。