Structural analysis of rGO-Mg compo

Structural analysis of rGO-Mg composite
X-ray absorption near-edge structure (XANES) measurements were performed to probe the interactions between rGO and Mg nanocrystals (Fig. 3a). Compared with GO, increased intensity of carbon K-edge at 288.4 and 290.3 eV were observed, corresponding to carbon atoms attached to oxygen or other oxygen-containing chemical species. From this, we infer that the multilaminates are uniquely stabilized by the formation of interfacial Mg–O–C bonds forged during synthesis23. We believe this to be the basis of the exceptional stability of these multilaminates. In addition, the zero-valent state of Mg nanocrystals was verified at Mg L-edge measurement as both total electron yield and total fluorescence yield scans display an explicit Mg metal peak (49.8 eV) without distinct MgO peaks (Fig. 3b and additional analysis in Supplementary Fig. 5 and Supplementary Discussion), consistent with XRD and EELS spectra. The structural evolution of GO during synthesis and hydrogen cycling was studied using Raman spectroscopy (Fig. 3c,d). The intensity ratio of D and G peaks (I(D)/I(G)) increased after rGO-Mg synthesis, indicating that the average domain size of sp2 hybridized regions was decreased as GO was reduced24. The 2D peak, whose position and shape depends on the number of graphene layers, shifted to lower frequency (2,701 cm−1 to 2,685 cm−1) and its full width at half maximum also decreased on the formation of rGO-Mg (Fig. 3d). This suggests that few, if any, isolated multilayers of rGO exist in the composite, and that most rGO layers are actively wrapping Mg nanocrystals25,26 (additional analysis in Supplementary Fig. 12 and Supplementary Discussion). No change was observed in the Raman spectra of freshly synthesized rGO-Mg in comparison with samples studied after hydrogen cycling. Importantly, I(D)/I(G) ratios remained consistent as well (1.370 after synthesis and 1.337 after cycling), indicating that the defect density, a key attribute of rGO responsible for selective hydrogen transport, was well maintained even after several hydrogen absorption and desorption cycles25. In addition, the chemical environment of GO and rGO-Mg were investigated via X-ray photoelectron spectroscopy (Fig. 4). Peaks associated with oxygen-containing functional groups in the GO diminished after the formation of rGO-Mg, confirming reduction of GO27. The rGO-Mg composite contained an additional peak at 282.5 eV, which is attributed to the interaction between carbon species and metal particles28,29, corresponding to the interaction of rGO and Mg nanocrystals. Furthermore, a prominent π–π* stacking peak was observed at 290.1 eV, resulting from Mg nanocrystal wrapping, which was also observed by TEM (Supplementary Fig. 1). In the Mg 2s spectrum, one additional peak appears in the higher energy region after hydrogen cycling, implying a new chemical state, consistent with MgH2 (ref. 30). The Mg and MgH2 contents were 91.45% and 8.55%, respectively, after completing cycle test based on Mg 2s spectrum, explaining a slight amount of the remaining hydride phase in the end of cycling.

Kết quả (Việt) 1:

Phân tích kết cấu hỗn hợp rGO-MgCác đo đạc gần cạnh cấu trúc (XANES) hấp thụ tia x đã được thực hiện để thăm dò sự tương tác giữa rGO và Mg nanocrystals (hình 3a). So với ĐI, tăng cường độ carbon K-edge tại 288.4 và 290.3 eV đã được quan sát thấy, tương ứng với nguyên tử cacbon gắn liền với ôxy hoặc có chứa oxy hóa các loài khác. Từ đây, chúng ta suy ra các multilaminates độc đáo được ổn định bởi sự hình thành của interfacial Mg – O – C trái phiếu giả mạo trong synthesis23. Chúng tôi tin rằng đây sẽ là cơ sở cho sự ổn định xuất sắc của các multilaminates. Ngoài ra, zero-c, bang Mg nanocrystals đã được xác minh tại Mg L-cạnh đo lường như cả hai tổng sản lượng điện tử và sự phát huỳnh quang tất cả năng suất quét Hiển thị một rõ ràng Mg kim đỉnh (49,8 eV) mà không có khác biệt với các đỉnh núi Ôxít magiê (hình 3b và các phân tích bổ sung trong bổ sung hình 5 và thảo luận bổ sung), phù hợp với spectra XRD và cá CHÌNH. Sự tiến hóa cơ cấu của GO trong quá trình tổng hợp và hydro Chạy xe đạp được nghiên cứu sử dụng quang phổ Raman (hình 3c, d). Tỉ lệ cường độ đỉnh D và G (I(D)/I(G)) tăng lên sau khi tổng hợp rGO-Mg, chỉ ra rằng kích thước trung bình là tên miền của khu vực sp2 cặp được giảm ĐI được reduced24. Cao điểm 2D, có vị trí và hình dạng phụ thuộc vào số lượng graphene lớp, chuyển sang tần số thấp (2,701 cm−1 để cm−1 2.685) và chiều rộng đầy đủ lúc nửa tối đa cũng giảm trên sự hình thành của rGO-Mg (hình 3d). Điều này cho thấy rằng ít, nếu có, cô lập multilayers rGO tồn tại trong các composite, và hầu hết rGO lớp tích cực gói Mg nanocrystals25, 26 (bổ sung các phân tích bổ sung hình 12 và thảo luận bổ sung). Không có thay đổi được quan sát thấy trong các quang phổ Raman của rGO-Mg tươi tổng hợp so với mẫu nghiên cứu sau khi hydro Chạy xe đạp. Quan trọng, I(D)/I(G) tỷ lệ vẫn nhất quán (1.370 sau khi tổng hợp) và 1.337 sau khi chạy xe đạp, chỉ ra rằng mật độ khiếm khuyết, một thuộc tính quan trọng của rGO trách nhiệm vận chuyển hydro chọn lọc, được duy trì tốt ngay cả sau khi một số hydro hấp thụ và desorption cycles25. Ngoài ra, môi trường hóa học của GO và rGO-Mg đã được nghiên cứu thông qua X-ray photoelectron spectroscopy (hình 4). Đỉnh kết hợp với oxy có chứa các nhóm chức năng trong đường ĐI giảm sau sự hình thành của rGO-Mg, xác nhận giảm GO27. Hỗn hợp rGO-Mg chứa một cao điểm bổ sung tại 282.5 eV, mà là do sự tương tác giữa các loài carbon và kim loại particles28, 29, tương ứng với sự tương tác của rGO và Mg nanocrystals. Hơn nữa, một số π nổi bật-π * xếp chồng cao điểm được quan sát thấy tại 290.1 eV, kết quả từ bao bì nanocrystal Mg, cũng quan sát thấy bằng TEM (bổ sung hình 1). Trong quang phổ Mg 2s, một cao điểm bổ sung xuất hiện ở vùng năng lượng cao hơn sau khi hydro Chạy xe đạp, ngụ ý một nước hóa chất mới, phù hợp với MgH2 (ref. 30). Các nội dung Mg và MgH2 đã là 91.45% và 8.55%, tương ứng, sau khi hoàn thành kiểm tra chu kỳ dựa trên Mg 2s spectrum, giải thích một số lượng nhỏ các hiđrua giai đoạn còn lại trong các kết thúc của xe đạp.