任斌教授课题组与詹东平教授课题组合作，在利用缺陷密度调控石墨烯电化学活性方面取得重要进展，相关结果以“Quantitative Correlation between Defect Density and Heterogeneous Electron Transfer Rate of Single Layer Graphene”为题以全文方式发表于《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja508965w）。
石墨烯是一种重要的新兴电极材料，完美单层石墨烯的态密度在狄拉克点（无掺杂石墨烯的费米能级）附近趋于零，其电化学活性低。因此，提高其电化学活性对于其电化学应用极为关键。该课题组通过电子束微加工方法在同一片单层石墨烯表面图案化构筑阵列石墨烯电极，采用Ar离子轰击方法在其表面构筑出不同密度点空位缺陷，利用拉曼光谱和扫描电化学显微镜在完全相同的条件下系统、定量地研究了缺陷密度与石墨烯电化学活性之间的关联。发现随着缺陷密度的增加，石墨烯电化学活性先提升后减弱，并在两个点缺陷的间距约为2 nm时获得最佳电化学活性。理论计算表明，点缺陷可使石墨烯狄拉克点附近形成一个态密度与缺陷密度成正比的中间态，提升石墨烯的电化学活性。而过高的点缺陷将导致石墨烯导电性下降。因此，2nm间距的点缺陷密度使得石墨烯处于电子激活且结构依然保持完整的临界状态。
缺陷密度调控的策略不仅对于石墨烯在电化学及相关领域的应用具有指导意义，同时也为其他二维薄层材料的性能调控提供借鉴。
该工作由拉曼光谱、扫描电化学显微镜、理论计算、微加工及石墨烯生长等五个课题组合作完成。主要实验由博士生钟锦辉（2011-iChEM学生）、张杰共同完成。理论计算由博士生金曦完成，电子束微加工由博士生刘俊扬完成。物理系蔡伟伟教授、博士生黎琼玉协助石墨烯样品的制备。
该工作受科技部（批准号：2013CB933703、2012CB932902、2011YQ03012400）、国家自然科学基金委员会（批准号：21227004、21321062、J1310024、21061120456）及教育部（批准号：IRT13036）等基金资助。特别是在基金委“界面电化学”创新研究群体项目推动下，使得多个不同方向的课题组实现紧密合作。
文章链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja508965w
