双层氧化石墨烯纳米体系中受限水的介电常数

作者：胡波; 朱昊辰^*

来源：高等学校化学学报, 2022, 43(02): 148-156.

• 氧化石墨烯
• 介电常数
• 氢键偶极子波动
• 分子动力学模拟

为了深入了解孔径和氧化程度对介电性能的影响,通过分子动力学模拟的方法,探究了水在不同孔径和氧化程度的双层石墨烯纳米通道中的介电行为.实验结果表明,在较窄的通道环境中,水分子会表现出更强的有序取向,受限水的介电常数随纳米通道空间的减小而减小.随着氧化程度的增加,较宽的层间距对介电常数的影响大于较窄的纳米通道.对于最宽的通道(d=1.2 nm),石墨烯双分子层内水的介电常数随氧化程度的增加而降低,而对于相对较窄的通道(d=0.6, 0.9 nm),介电行为呈现出非单调的趋势.为了理解其背后的物理原因,分别计算了3个纳米通道的氢键数量.结果表明,氢键数量以及动态稳定性（对应最快的衰减率）最低的是1.2 nm宽的纳米通道,这表明水分子在大的纳米通道中更不稳定,同时也比在0.6和0.9 nm的纳米通道中更无序.

• 单位
  环境科学与工程学院; 长江水环境教育部重点实验室; 同济大学