材料科学进展.docx

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1、材料科学进展结课论文石墨烯制备的研究进展及其应用领域摘要：石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，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。石墨烯因具有独特的结构和优异的性能，吸引了不同领域科学家的关注，极具应用前景。近来石墨烯制备方法的研究取得了很大的发展，出现了许多关于石墨烯制备的新工艺。大量引用近几年的参考文献，综述了石墨烯的结构和性能并介绍了一些制备方法，主要包括机械剥离法、化学气相沉积法等。并对未来应用领域的发展趋势进行了展望。关键词:石墨烯;制备方法;发展ABSTRCT:

2、Grapheneistheonlytwo-dimensionalfreeatomiccrystalfoundatpresent,whichisthebasicstructureunitofthesp2hybridcarbon,suchaszero-verfullerene,one-dimensionalcarbonnanotube,andthree-dimensionalphasegraphite.Becauseofitsuniquestructureandexcellentperformance,graphenehasa

3、ttractedtheattentionofscientistsfromdifferentfields.Recentresearchonthepreparationofgraphenehasmadegreatprogress,andmanynewprocesseshavebeendevelopedforgraphenepreparation.Referenceofalargenumberofreferencesinrecentyears,summarizesthestructureandpropertiesofgraphe

4、neandintroducessomepreparationmethods,mainlyincludingthemechanicalstrippingmethod,chemicalvapordepositionmethod,oxidation-reductionmethodetc.ThedevelopmenttrendoffutureapplicationsisprospectedKeywords:graphene;Preparationmethod;Development第10页共10页材料科学进展结课论文1.石墨烯的概

5、述石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化形式成键形成的具有蜂窝状六边形结构的二维原子晶体,在石墨烯内，各碳原子间通过σ键相连，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性;每个碳原子的一个未成键P电子形成了与晶体平面垂直、遍及晶体的大П键，赋予了石墨烯良好的导电性[1-2]。石墨烯具有特别好的性能，尤其在以下方面：a.超强硬度与韧性。石墨烯是迄今为止世界上已知韧性最好、最坚硬的材料;b.特异的导热性。石墨烯稳定的晶体结构使得它具有非常好的导热性能;c.强导电性。石墨烯能隙为0，是目前已知最好的导电性材料[3];d.超大比表面

6、积。单层石墨烯的厚度只有0.35nm(一个碳原子厚)，其纳米级的超薄厚度，具有超大的比表面积。石墨烯具有如此多的良好特性，可以广泛应用于各种领域，但是石墨烯并不能得到大规模量产。2.石墨烯的制备方法2.1物理法制备石墨烯片层状石墨在气相或液相介质中通过机械研磨、高速流体剪切或超声波等物理作用下易于分层得到石墨烯。物理法制备石墨烯的产量较低，近两年来的研究也较少。2.1.1微机械剥离法微机械剥离法是目前用来制造孤立石墨烯层的主要方法，它是用透明胶对高定向热解石墨片进行多次剥离，即可得到单层或数层的石墨烯。Geim等[4]首次

7、用光刻胶将高定向热解石墨转移到SiO2基底上，然后用透明胶带反复地粘贴石墨，从而得到了单层或数层石墨烯，其首次证实了二维晶体结构在常温下是可以存在的。Meryer[5]等人在这个方法的基础上，将吸附有石墨烯的硅基片放置在一个被刻蚀的金属架上，用四甲基氢氧化铵和氢氟酸将硅基片腐蚀掉，就可以得到悬空的石墨烯。利用这个方法可以得到较高品质的石墨烯。但是机械剥离法消耗的时间长、无法控制石墨烯的层数和尺寸，产率比较低，且单层石墨烯会分散于多层石墨烯中，很难被辨别和分离出来，因此无法用于规模化生产微机械剥离方法操作简单、制作样本质量高

8、，是当前分离石墨烯层的主要方法，但其可控性较差。2.1.2机械研磨法和机械剪切法第10页共10页材料科学进展结课论文机械研磨法有很多方法，其中球磨法是最常用的。Guan等[6]在使下使用球磨-超声的处理方法对石墨进行剥离。研究发现，球磨过程中石墨烯的微观结构由带状变多孔的单层或多层片状。与机械研磨相比，