高等无机课程论文-石墨烯的制备与应用综述_本科论文.doc

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1、高等无机化学课程论文提供全套毕业设计，欢迎咨询存档日期：存档编号:北京化工大学研究生课程论文课程名称：高等无机化学课程代号：Chem508任课教师：完成日期：2014年11月21日专业：化学学号：2014201002姓名：成绩：高等无机化学课程论文目录摘要2Abstract2第1章前言31.1石墨烯的制备31.2石墨烯的结构和特性3第2章石墨烯的制备方法52.1氧化石墨-还原法52.2化学气相沉积法62.3加热SiC法72.4溶剂剥离法7第3章石墨烯的表征8第4章石墨烯的应用84.1超级电容器94.2代替硅生产超级计算机9

2、4.3触摸屏94.4光学调制器104.5复合材料114.6基因电子测序114.7其它应用11第5章结论和展望12参考文献1313高等无机化学课程论文石墨烯的制备与应用综述摘要石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为继富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。本文从石墨烯的发现、结构、制备、特性及应用几个方面出发，对石墨烯做了一次比较简单，全面的综述。关键字：石墨烯；制备；应用SummaryofpreparationandapplicationofgrapheneAbstractgr

3、apheneisanotherisomerofcarbonwhichhasauniquetwo-dimensionalstructureandexcellentmechanical,electrical,optical，thermalpropertieshasbecomingaresearchhotspotafterthefullerenesandcarbonnanotubes.Thispaperintroduceddiscovery,structure,preparation,propertiesandapplicati

4、onsofseveralaspectsofgraphenes,madearelativelysimple,comprehensivereview.Keywords:graphene;preparing;application13高等无机化学课程论文第1章前言1.1石墨烯的制备石墨烯是由sp2轨道杂化的碳原子按正六边形紧密排列成蜂窝状晶格的单层二维平面结构。然而石墨烯一直被认为是假设性的结构，由于热力学不稳定性无法单独稳定存在这种二维晶体材料。石墨烯可以卷曲成零维的富勒烯、一维的碳纳米管并堆积成三维的石墨。直至2004年，英

5、国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离石墨片，然后将薄片两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样的操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成薄片，这就是石墨烯。两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。1.2石墨烯的结构和特性石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，是目前最理想的二维纳米材料。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是一层被剥离

6、的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。不仅如此，石墨烯还可以看作是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。如图：13高等无机化学课程论文石墨可以看成是多层石墨烯片堆垛而成，碳纳米管可以看作是卷成圆筒状的石墨烯。当石墨烯的晶格中存在五元环的晶格时，石墨烯片会发生翘曲,富勒球可以便看成通过多个六元环和五元环按照适当顺序排列得到的。实际中的石墨烯并不能有如此完美的晶形。2007年，

7、J.C.Meyer等人在TEM中利用电子衍射对石墨烯进行研究时，发现了一个有趣的现象：当电子束偏离石墨烯表面法线方向入射时，可以观察到样品的衍射斑点随着入射角的增大而不断展宽。并且衍射斑点到旋转轴的距离越远,其展宽越严重。这一现象在单层样品中最为明显,在双层样品中显著减弱，在多层样品中则观察不到。J.C.Meyer等人对他们观察到的这一现象提出了理论模型：石墨烯并不是绝对的平面，而是存在一定的小山丘似的起伏。随后，Meyer等人又研究了单层石墨烯和双层石墨烯表面的褶皱，发现单层石墨烯表面褶皱程度明显大于双层石墨烯，褶皱程度

8、随着石墨烯层数而减小。Meyer等推测这是因为单层石墨烯为降低其表面能，由二维向三维形貌转换，褶皱是二维石墨烯存在的必要条件。石墨烯中各碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就会弯曲变形，使碳原子不必重新排列来适应外力而保持晶体结构稳定。这种结构使得石墨烯具有很高的热导率（5000W·m·