石墨烯/氧化石墨烯对导电聚合物自组织结构的模板效应

《ChemPhysChem》：Templating Effect of Graphene/Graphene Oxide on the Self-Organization of Conducting Polymers

石墨烯/石墨氧化物界面导电聚合物自组织行为研究通过分子动力学模拟发现，氧化程度较低的GrO表面因π-π堆积、范德华力和疏水作用形成的较弱界面相互作用，导致CPs（PEDOT/PTH/PPY等）具有更好的链堆积效果和更高的表面覆盖率，并形成逐层自组织结构

　　

摘要

通过分子动力学（MD）模拟，对导电聚合物（CPs）在石墨烯（Gr）和氧化石墨烯（GrO）表面的自组织行为进行了全面研究。研究了聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）、聚噻吩（PTH）、聚吡咯（PPY）以及两种不同类型的供体-受体型CPs在Gr/GrO表面上的行为。不同研究阐明了CPs链的自组织过程：包括在周期性Gr/GrO表面上小尺度和大尺度下的自组织现象，以及由氧原子与碳原子比例交替引起的Gr/GrO表面上的层状结构形成。在CPs吸附过程中，观察到Gr/GrO界面处聚合物链的π堆叠作用得到增强，进而影响链层间的进一步组织结构。通过MD模拟的浓度和密度分布图以及径向分布函数（RDF）分析，定量解释了链的自组织过程。由于CPs与GrO界面之间的相互作用较弱（主要通过π–π堆叠、范德华力和疏水作用），氧化程度较低的GrO表面能够实现更高的链覆盖率及更好的链堆积效果，这可能使得界面处的链移动性更高。

图形摘要

本研究利用分子动力学模拟研究了导电聚合物（CPs）在石墨烯（Gr）和氧化石墨烯（GrO）表面的自组织行为。结果表明，Gr/GrO的表面特性显著影响了CPs的堆积和自组织过程，这些过程在Gr/GrO-CPs界面处表现出明显的层状结构，这种层状结构是由π–π堆叠相互作用驱动的。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。