Grafiet, als een belangrijk materiaal voor de voorbereiding van Li-batterijanodes en grafeen, kan in twee fasen bestaan:de Bernal (2H) fase en de rhomboëdrische (3R) fase. De 2H-fase heeft een relatief lage energie en een hoog aandeel in grafietpoeder, terwijl de 3R-fase de tegenovergestelde eigenschappen vertoont. Echter, de afname van de vlokgrafietgrootte geeft aanleiding tot het aandeel van de 3R-fase tot 50%.

Volgens bestaande onderzoeken van grafietfaseverandering, de overgang van de 3R-fase naar de 2H-fase wordt meestal waargenomen bij een hoge temperatuur van meer dan 1, 000 graden C door Joule of laserverwarming, wat ongepast en onhaalbaar is.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. ZHU Yanwu van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) heeft een volledige conversie van 3R naar 2H bereikt bij ongeveer 350 graden C door grafiet te gloeien in de aanwezigheid van α -Li3N (lithiumnitride), een veelbelovend materiaal voor katalyse- en energietoepassingen.

Op basis hiervan, het team onthulde het mechanisme van vermindering van de energiebarrière in aanwezigheid van α -Li3N werkt samen met onderzoekers van de National University of Defense Technology, de Noordwestelijke Polytechnische Universiteit, het Instituut voor Halfgeleiders van CAS, en de Universiteit van Manchester. De studie is gepubliceerd in Nano-letters .

Een interfaceladinginjectie van α -Li3N aan de geconjugeerde π-binding van grafiet vergrote afstand tussen de lagen. Dit zorgde ervoor dat de laag gemakkelijker wegglijdt, waardoor een lagere faseovergangstemperatuur van 3R naar 2H in grafiet mogelijk is.

Om het slippad tussen de lagen tijdens de faseovergang van 3R naar 2H te onderzoeken, de onderzoekers gebruikten de in-situ röntgendiffractie-analyse en de berekeningen van de dichtheidsfunctionaaltheorie. Bovendien, Raman-mapping werd uitgevoerd op mechanisch geëxfolieerde grafietvlokken voor en na de introductie van α -Li3N-deeltjes, verdere bevestiging van de doping veroorzaakt door α -Li ₃ N.

Deze resultaten bieden een mogelijke manier om de stapelconfiguratie en andere eigenschappen van grafiet te regelen door de geconjugeerde π-binding te reguleren, waardoor het ook aantrekkelijk wordt voor toekomstige voorbereiding van koolstofmateriaal.