從中國科學技術大學獲悉，朱艷武教授團隊通過原位x射線研究和第一原理計算，提出了3R石墨到2H石墨的層間滑移路徑，通過研究薄層石墨在同一區(qū)域與氮化鋰接觸前后的拉曼信號變化，證實了電荷態(tài)的變化。相關成果發(fā)表在國內知名學術期刊《納米快報》上。

石墨作為鋰離子電池正極材料和石墨烯制備領域的重要原料，通常含有兩種晶格結構:六方相(2H相)和斜方相(3R相)。其中2H相的能量較低，在粉末中所占比例較高;3R相能量高，在粉末中所占比例一般較低。但隨著石墨顆粒的破碎，鱗片直徑減小，3R相的比例逐漸增加，達到50%。

最近的研究表明，3R石墨的能帶結構包含三維Dirac錐，電子態(tài)有間隙，低溫下電子輸運主要由表面態(tài)控制;3R疊置三層石墨烯表面的平坦能帶有助于產(chǎn)生強相關現(xiàn)象，導致自發(fā)對稱破缺，如鐵磁有序態(tài)和表面超導態(tài)。現(xiàn)有研究中石墨相變,為了所有3 r相轉變成2 h階段石墨粉,常常需要在高溫高壓使石墨化,或使用激光加熱、電阻加熱和其他手段,這需要艱苦的條件下,能耗高。

經(jīng)過長期的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，在石墨粉中加入少量的氮化鋰晶體粉末，可以在低溫下實現(xiàn)大切片尺寸的宏觀石墨粉由3R相完全轉變?yōu)?/span>2H相。它進一步發(fā)現(xiàn)石墨相變機制條件下,功函數(shù)的差異會導致一些電子的轉移時石墨的共軛π電子云氮化鋰晶體石墨粉聯(lián)系,導致石墨層間距的異常增加,顯著降低了石墨層之間的滑移能壘，使3R相在更溫和的條件下轉變?yōu)?span style="font-family:arial;">2H相。

本研究成果有望通過調控石墨電子云的形貌，實現(xiàn)對石墨堆垛形貌和性能的精確控制，也為其他碳基材料的結構調控和新型碳材料的制備提供新的思路。