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1、石墨烯的制备'特征,性能及应用的研究内蒙古工业大学化学工程与工艺徐涛010051摘要:石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体,它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元,具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文介绍了近几年石墨烯的研究进展,包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的碳!热潮。分析了近1年来发表在Science、Nature等期
2、刊上的关于石墨烯的论文,对石墨烯制备、表征及应用方面的最新进展进行了综述,并对各种制备技术及表征手段进行了分析评价。关键字:石墨烯,制备,表征,应用,石墨烯氧化石墨烯(G0)功能化石墨烯传感器碳是最重要的元素之一,它有着独特的性质,是所有地球生命的基础。纯碳能以截然不同的形式存在,可以是坚硬的钻石,也可以是柔软的石墨。碳材料是一种地球上较普遍而特殊的材料,它可以形成硬度较大的金刚石,也可以形成较软的石墨.近20年来,碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域,1985年发现的富勒烯[1]和1991石墨烯的制备'特征,性能及应用的研究内蒙古工业大学化学工程与工艺
3、徐涛010051摘要:石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体,它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元,具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文介绍了近几年石墨烯的研究进展,包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的碳!热潮。分析了近1年来发表在Science、Nature等期刊上的关于石墨烯的论文,对石墨烯制备、表征及应用方面的最新进展进
4、行了综述,并对各种制备技术及表征手段进行了分析评价。关键字:石墨烯,制备,表征,应用,石墨烯氧化石墨烯(G0)功能化石墨烯传感器碳是最重要的元素之一,它有着独特的性质,是所有地球生命的基础。纯碳能以截然不同的形式存在,可以是坚硬的钻石,也可以是柔软的石墨。碳材料是一种地球上较普遍而特殊的材料,它可以形成硬度较大的金刚石,也可以形成较软的石墨.近20年来,碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域,1985年发现的富勒烯[1]和1991年发现的碳纳米管(CNTs)[2]均引起了巨大的反响,兴起了研究热潮.2004年,Manchester大学的Geim小组[3]首
5、次用机械剥离法获得了单层或薄层的新型二维原子晶体一一石墨烯.石墨烯的发现,充实了碳材料家族,形成了从零维的富勒烯、一维的CNTs、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系.石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的,其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环,其理论厚度仅为0・35nm,是目前所发现的最薄的二维材料[3]・石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元,可以翘曲变成零维的富勒烯,卷曲形成一维的CNTs[4-5]或者堆垛成三维的石墨(图1)・这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象,使石墨烯表现出许多优异的物理化学性质,如石墨烯的强度是已测试材
6、料中最高的,达130GPa[6],是钢的100多倍;其载流子迁移率达1.5x104cm2・V-l・s-1[7],是目前已知的具有最高迁移率的$弟化锢材料的2倍,超过商用硅片迁移率的10倍,在特定条件下(如低温骤冷等),其迁移率甚至可高达2.5x10’石墨烯的热导率可达5x103Wm-1・K-1,是金刚石的3倍[.另外,石墨烯还具有室温量子霍尔效应(Halleffect)[10]及室温铁磁性[11]等特殊性质.石墨烯的这些优异性引起科技界新一轮的“碳”研究热潮,已有一些综述性文章从不同方面对石墨烯的性质进行了报道.,本文仅根据现有的文献扌艮道对石墨烯的制
7、备方法、功能化以及在化学领域中的应用作一综述gnsphenc(2dimensions!0dtnxmsiunlulkrrneIdimension3dimensionsgraphitecarbonnanorubc图1单层石显烯及其派生物示意图冋Fig.lSchematicdiagramsofgrapheneanditsderivatives11^历史背景想象有那么一张单层的网,每一个网格都是一个完美的六边形,每一个绳结都是一个碳原子。这张网只有一个原子那么厚,可以说没有高度、只有长宽,是二维而不是三维的。这就是石墨烯,它是二维的碳,人类已知的最薄材料,一种
8、正为物理学和材料学带来许多新发现的东西。由于这种材料是从石墨中制取的,而且包含烯类物质的基本特
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