石墨烯的制备方法及其应用特性
石墨烯的制备技术及其应用
石墨烯的制备技术及其应用第一章石墨烯的简介石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维晶体材料，其非常薄且具有出色的电子、光学、力学等性能。
石墨烯最初被制备出来是通过机械剥离的方法，该方法通常利用胶带将石墨材料持续剥离，最终得到单层结构。
这种方法虽然简单但效率低下，难以在大规模制造中应用。
因此，发展一种高效制备石墨烯的技术是极其必要的。
第二章石墨烯的制备技术2.1 化学气相沉积法 (CVD)CVD是制备石墨烯的一种常用方法，其原理是在金属催化剂表面，将碳源分解成一层石墨烯。
这种方法优点是可以制备大面积的单层石墨烯，且制备过程中控制参数较为灵活，但由于需要使用高温等条件，对设备、条件等要求较高。
2.2 溶剂剥离法溶剂剥离法的原理是将石墨氧化物转变为石墨烯，然后使用溶剂剔除无用部分。
此方法虽然容易实施，但也较为依赖原料质量和过程参数控制。
2.3 机械剥离法机械剥离法是一种传统的石墨烯制备方法。
通过使用胶带将石墨材料持续剥离，最终得到单层结构。
这种方法虽然简单但效率低下，难以在大规模制造中应用。
第三章石墨烯的应用3.1 电子学由于石墨烯的独特电学特性，其在电子学领域的应用非常广泛。
例如，石墨烯可以被用作场效晶体管( FET)、场发射器( FE)、无源电路的元件等等。
3.2 生物学由于石墨烯材料的生物相容性和阻抗特性较低，石墨烯在生物学领域得到广泛应用。
例如，石墨烯可以用于生物传感器系统、药物释放工具等。
3.3 透明电极石墨烯可以用于制备透明电极，其具有良好的导电性和透明性。
透明电极的应用包括液晶显示器、有机太阳能电池、OLED等。
第四章结论石墨烯由于其出色的电学、力学、光学等性质已经成为材料科学、物理学和化学领域的研究热点之一。
目前，国内外对石墨烯制备技术和其应用的研究也越来越广泛深入。
未来，石墨烯将会在电子学、生物学、光电子学领域等得到更广泛的应用。
石墨烯纳米片的制备及性质研究
石墨烯纳米片的制备及性质研究石墨烯是石墨的一种单层结构，它是一种新型的二维纳米材料，具有优异的物理、化学和机械性质。
石墨烯具有高的电导率、高的热导率、高强度、高的化学稳定性、透明和柔韧等特性，因此被广泛应用于化学、生物、电子、材料等领域。
本文将重点探讨石墨烯纳米片的制备及性质研究。
一、石墨烯纳米片的制备方法目前石墨烯制备的方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法和化学氧化法等。
下面我们分别介绍一下这几种方法。
1. 机械剥离法机械剥离法是一种制备石墨烯的最早方法，主要是利用图形石墨材料的机械剥离来获得单层石墨烯。
这种方法的原理是在嵌入一层胶带后，将其撕下，这样可以将石墨材料的一层单晶体剥离下来。
但是这种方法具有高成本、低产率和不利于规模化生产等缺点，因此不适用于大规模生产。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种较为成功的石墨烯制备方法，主要是通过将化学气源转化成石墨烯，在衬底上生长单层石墨烯。
这种方法的原理是在高温下将烷烃分子或其他含氢气体转化成碳源，从而生长出原子尺寸大小的石墨烯膜层。
这种方法具有成本低、量大、效率高等优点，可以用于规模化生产。
3. 化学还原法化学还原法是一种将氧化石墨烯还原成石墨烯的方法。
这种方法的原理是将氧化石墨烯在还原剂作用下还原成石墨烯，实现从红外吸收的金属氧化物到金属氧化物的转变。
4. 化学氧化法化学氧化法是一种将石墨材料在含有强氧化剂的酸性溶液中氧化成氧化石墨烯的方法。
这种方法的原理是氧化剂可以将石墨材料中的碳原子中心的轨道变成氧原子的轨道而转化成氧化石墨烯，在水溶液中形成分散的纳米片。
二、石墨烯纳米片的性质研究石墨烯具有许多优异的物理、化学和机械性质，具体如下：1. 电导率高石墨烯具有高达 1 × 10^5 S/cm 的电导率，这是金属的 100 倍以上。
这是因为石墨烯的电子能带结构与传统的半导体和金属材料有很大不同，其导带和价带相接，并呈现线性带结构，电子具有质量接近于零的状态。
石墨烯薄膜制备方法及应用
石墨烯薄膜制备方法及应用石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，它具有独特的物理、化学和电子性质，因此在许多领域都有广泛的应用潜力。
石墨烯薄膜制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学氧化剥离法等。
机械剥离法是制备石墨烯最早的方法之一，它通过机械剥离来获得石墨烯。
首先在晶体石墨表面涂上一层粘性的黏土或者导电的聚合物，然后使用胶带将其粘起来，再反复剥离，直到只剩下一个单层的石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但是效率比较低。
化学气相沉积法是目前制备石墨烯薄膜的主要方法之一。
该方法通过在金属基底上沉积碳源或者烷烃气体，在高温下控制化学反应，使得碳原子在金属基底上形成石墨烯薄膜。
化学气相沉积法具有高效、大面积制备石墨烯的优点，可以用于大规模制备。
但是这种方法所需要的高温、高真空等条件也限制了其在一些应用中的使用。
化学氧化剥离法是一种利用化学氧化将石墨材料氧化成氧化石墨烯，再通过还原将其还原成石墨烯的方法。
这种方法主要分为两步：首先是氧化石墨材料，将其氧化成氧化石墨烯；然后通过化学还原方法，将氧化石墨烯还原成石墨烯。
化学氧化剥离法制备石墨烯的过程相对简单，可以实现大面积制备，但是还原过程中可能会引入杂质，对杂质的去除需要额外的处理。
石墨烯薄膜在许多领域都有广泛的应用。
首先，由于石墨烯具有优异的电子传输性能，被广泛用于柔性电子器件的制备。
其次，石墨烯具有良好的机械性能，可以作为支撑阻挡、增强剂等材料广泛应用于复合材料领域。
此外，石墨烯还具有良好的热传导性能，可以作为导热材料在电子散热以及节能领域中应用。
此外，石墨烯还可以用于传感器、催化剂、储能材料等领域。
总之，石墨烯薄膜制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学氧化剥离法等，每种方法都有其独特的优势和适用范围。
石墨烯薄膜在柔性电子器件、复合材料、散热应用、储能材料等领域有广泛的应用前景。
然而，目前石墨烯薄膜的生产技术仍需要进一步完善，同时，石墨烯在实际应用中还面临着价格高昂、生产成本过高等问题，因此在实际应用中还需要进一步研究和改进。
石墨烯的特性及应用前景
石墨烯的制备、结构、特性及应用前景班级：热能082姓名：陆时杰学号：10084621致乔文明老师：乔老师这课讲的很有意思，我虽然是学热能与动力工程的，但是我对这些新型材料很有兴趣，尤其是它在航空航天和军事等领域的应用。
在上这个课之前我就知道多孔碳材料可用用来做雷达波的吸收材料，像现在一些民用器材，比如汽车、自行车。
鱼竿等等，都有采用碳纤维材料，不但重量很轻，而且强度很大。
就是目前市场上这种材料的商品价格往往高的离谱，买不起啊！不过在上这个课还是收获蛮多的，对碳材料有了更深入的认识，就拿石墨烯来说，以前就是听过这玩意很坚固，其他方面的东西还真不知道，通过这门课了解到它的性质和其他的一些用途。
我记得曾今美国有位老师问他的学生地球上的石油多少年能用完，他的学生立刻开始了计算。
这时这位老师说，永远都用不完。
这时因为每当一种材料面临枯竭的时候人类就会找到其替代品。
现在看来是这样，这些碳材料在未来锁发挥的作用将会非常巨大。
但就是每次一讲到这些碳材料的制备和一些条件云云，就听不懂了，因为不是学化工的，对里面好多专业术语不了解，而且还是英文的，不查字典基本就瞎了。
不过对这课的兴趣，还是满浓厚的。
废话不扯了，下面该到正题了，因为引用了很多文献，也不确定里面有些东西的正确性，如有问题，请老师指正。
前言碳材料(如炭黑、煤炭、石墨、金刚石) 几乎和人类一样历史悠久。
20 世纪60 年代以来陆续从聚丙烯腈中得到了碳纤维,由化学分解烃蒸气而产生的热解碳以及来自于非石墨化程序的玻璃状碳等新型碳材料,这些新型碳材料与传统石墨电极、碳黑和活性炭等碳材料有着不同的结构和特性。
在20 世纪70 年代,出现了针型焦碳、新型微珠,生长蒸气型碳纤维,高密度各向同性石墨,碳纤维加强型混凝土、碳分子筛、金刚石- C 和其他新型碳材料。
富勒烯(C60) 和纳米碳管的发现更是开启了一个与光滑石墨层碳材料为基础的碳材料完全不同的世界。
新碳材料的发展促进了碳科学的新发展,这使重新构造C-C 键,观察杂化轨道(SP + 2π,SP2 +π和SP3) 成为一种趋势。
石墨烯的制备方法及发展应用概述
石墨烯的制备方法及发展应用概述一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便以其独特的物理和化学性质，引发了全球范围内的研究热潮。
本文旨在全面概述石墨烯的制备方法，以及其在各个领域的发展应用。
我们将介绍石墨烯的基本结构和性质，为后续的制备方法和应用探讨提供理论基础。
接着，我们将重点阐述石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点。
随后，我们将深入探讨石墨烯在能源、电子、生物医学等领域的应用现状和发展前景。
我们将对石墨烯的未来研究方向进行展望，以期为其在实际应用中的进一步推广提供参考。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优缺点和适用范围。
目前，石墨烯的主要制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、氧化还原法、碳化硅外延生长法以及液相剥离法等。
机械剥离法：这是最早用于制备石墨烯的方法，由英国科学家Geim和Novoselov在2004年首次报道。
他们使用胶带反复剥离石墨片，最终得到了单层石墨烯。
这种方法虽然简单，但产量极低，且无法控制石墨烯的尺寸和形状，因此只适用于实验室研究，不适用于大规模生产。
化学气相沉积法（CVD）：CVD法是目前工业上大规模制备石墨烯最常用的方法。
它通过高温下含碳气体在催化剂表面分解生成石墨烯。
这种方法可以制备出大面积、高质量的石墨烯，且生产效率高，成本低，因此被广泛应用于石墨烯的商业化生产。
氧化还原法：这种方法首先通过化学方法将石墨氧化成石墨氧化物，然后通过还原反应将石墨氧化物还原成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯往往含有较多的缺陷和杂质，但其制备过程相对简单，成本较低，因此也被广泛用于石墨烯的大规模制备。
碳化硅外延生长法：这种方法通过在高温和超真空环境下加热碳化硅单晶，使硅原子从碳化硅表面升华，剩余的碳原子重组形成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量高，但设备成本高，制备过程复杂，限制了其在大规模生产中的应用。
【精品】石墨烯论文
【精品】石墨烯论文题目：石墨烯的制备及其性质研究摘要：本文研究了石墨烯的制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法和电化学法。
我们对这些方法的优缺点进行了分析，并结合实验结果对比了它们的性能。
石墨烯是一种单层厚度只有一个原子的碳材料，具有高强度、高导热性、高电导性等优异物理和化学性质。
因此，石墨烯在电子学、催化、生物医学等多个领域都有广泛的应用前景。
关键词：石墨烯，制备方法，性能分析1. 石墨烯的制备方法1.1 机械剥离法机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法之一，其原理是利用机械力将石墨表面的单层碳原子剥离下来得到石墨烯。
这种方法简单易行，但生产效率较低，且难以控制石墨烯的大小和形状。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种将气体中的碳源沉积在衬底上生成石墨烯的方法。
该方法生产效率高，能够大规模制备石墨烯，但需要特殊的沉积设备，且产生的石墨烯数量受衬底材料的限制。
1.3 电化学法电化学法是利用电化学反应在石墨表面生成石墨烯。
这种方法操作简单易行，但还有待于进一步的研究改进。
2. 石墨烯的性能分析2.1 强度和硬度石墨烯具有极高的机械强度和硬度，其强度是钢的200倍以上，硬度是金刚石的2倍以上。
2.2 电子学性质石墨烯具有优异的电子学性质，电子迁移率高达10000cm2/Vs，使其在半导体、传感器等领域有广泛应用。
2.3 光学性质石墨烯在可见光到红外光谱范围内具有吸收率极高的特性，可用于太阳能电池和光伏电池等领域。
3. 结论从以上分析可知，石墨烯具有出色的物理和化学性质，且在多个领域都有广泛应用前景。
不同的制备方法具有各自的特点，需根据应用需求进行选择。
我们的研究结果有助于促进石墨烯的应用和发展。
石墨烯纳米材料的制备与应用
石墨烯纳米材料的制备与应用石墨烯是一种由碳原子组成的一层厚度非常薄的二维碳材料，它具有极高的强度和导电性，也拥有许多其他令人惊奇的特性。
因此，石墨烯被广泛应用于生物学、电子学、光学、催化和其他领域的研究。
而在石墨烯的制备和应用中，纳米材料也扮演着十分重要的角色。
一、石墨烯的制备方式目前，石墨烯的制备方法主要分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、去氧还原法和电化学法五种。
而其中，化学气相沉积法和化学剥离法是较为常用的两种方法。
化学气相沉积法是利用化学反应在基底上沉积石墨烯薄膜。
该方法可以得到单晶石墨烯，薄膜质量较好，但生产难度较高，且设备成本高。
化学剥离法是指采用各种方法在各种材料表面制备石墨烯的一种技术。
该方法成本较低，操作简单，但是石墨烯质量较差，难以控制其层数和晶体质量。
二、石墨烯纳米材料的制备方式目前，石墨烯纳米材料的制备方式主要包括机械法、物理法、化学法和生物学法四种。
机械法是指利用机械磨擦、高温等方法将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法制备的纳米材料质量较高，但是生产效率较低，且成本较高。
物理法是指利用物理方法，如离子束雕刻、电子束雕刻等将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法可以制备各种形状的纳米材料，但是成本较高，难度较大。
化学法是指利用化学反应将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法操作简单，成本低廉，但是石墨烯质量较差，存在一定的毒性。
生物学法则是指利用生物学反应将石墨烯制备成纳米材料。
与化学法相比，该方法更为安全，但是生产效率较低，成本也较高。
三、石墨烯纳米材料的应用由于石墨烯纳米材料具有许多优异的特性，在各个领域都有广泛的应用。
在生物学领域中，石墨烯纳米材料可用于生物传感器的制备及生物医学成像等；在电子学领域中，石墨烯纳米材料可用于半导体材料、太阳能电池等的制备；在光学领域中，石墨烯纳米材料可制备光电器件；在化学领域中石墨烯纳米材料可用于催化反应。
此外，在纳米电子学中，石墨烯纳米材料还可以作为晶体管和其他电子元件的材料，其导电性及传输率远高于硅材料，这也为电子学的进一步发展提供了更广阔的空间。
论石墨烯的制备方法
论石墨烯的制备方法石墨烯是一种二维的碳材料，具有优异的导电性、热导性和机械性能。
它的发现开启了一系列新的应用领域，包括电子器件、传感器、储能设备、生物医学和纳米复合材料等。
石墨烯的制备方法对其性能和应用具有重要影响。
本文将介绍几种常见的石墨烯制备方法及其特点。
机械剥离法是最早发现的石墨烯制备方法之一。
这种方法是通过使用胶带或其它粘性材料将石墨表面的层层结构一层一层地剥离，直至得到单层石墨烯。
这种方法的优点是简单易行，不需要专门的设备。
机械剥离法的局限性在于产率低、成本高，不适合大规模生产。
化学气相沉积法是一种常用的石墨烯制备方法。
该方法是通过将碳源（如甲烷、乙烯等）和载气（如氢气、氮气等）输送到高温下的金属衬底上，使碳源在金属表面裂解并析出成石墨烯。
该方法的优点是可以制备大面积、高质量的石墨烯膜，但需要高温和高真空条件，设备成本较高。
化学剥离法是一种通过化学处理将石墨中的石墨烯层剥离出来的方法。
该方法的步骤通常包括氧化石墨的制备、还原氧化石墨得到石墨烯。
氧化石墨的制备通常使用硝酸等强氧化剂，在石墨表面引入羧基等官能团，使石墨表面亲水性增加。
然后在还原剂的作用下，将氧化石墨还原成石墨烯。
化学剥离法的优点是可以制备大面积、高质量的石墨烯膜，但需要严格的操作控制，且产生的废弃物处理困难。
化学溶剥法是一种通过化学剥离将石墨中的石墨烯层剥离出来的方法。
该方法的步骤通常包括在溶剂中分散石墨、通过超声处理使石墨分散成片状，然后在化学剥离剂的作用下将石墨烯层剥离出来。
化学溶剥法的优点是制备工艺简单、成本低、易于扩展生产规模。
该方法的缺点在于得到的石墨烯质量和产率较低，且剥离剂的选择和处理需要进一步研究。
机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、化学氧化还原法和化学溶剥法是目前常见的石墨烯制备方法。
每种方法都有其特点和适用范围，需要根据具体需求进行选择。
随着石墨烯制备技术的不断发展，相信未来会出现更多更优秀的制备方法，推动石墨烯在各个领域的应用。
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引用大量最新的参考文献 , 介绍了石墨烯的研究现状, 通过评述石墨烯的合成、 功能化以及近期应用概 况, 展望了石墨烯的发展前景和研究方向, 认为借鉴各种方法的优势 , 综合运用, 可以制备单层、 结构完 整和高电导率的石墨烯, 并进一步将其功能化 , 拓展其应用领域并已取得较大的进展, 这一途径被认为 是石墨烯规模化应用的战略起点。 关键词 石墨烯 , 功能化石墨烯, 合成, 性能, 应用
Progress in synthese, property and application of graphene
Zhang Weina H e W ei Z hang Xinli ( Depart m ent of Chemical Eng ineering, Schoo l of Energy and P ow er Engineering, Xi an Jiaot ong U niv ersit y, Xi an 710049) Abstract
[ 6]
悬浮液 , 而且有利于制备石墨烯的衍生物 , 拓展了石 墨烯的应用领域。 1 4 溶剂剥离法 溶剂剥离法是 最近两年才提出 的, 它的原 理是 将少量的石墨分散于溶剂中, 形成低浓度的分散液, 利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力 , 此时 溶剂可以插入石墨层间 , 进行层层剥离 , 制备出石墨 烯。此方法不会像氧化 还原法那样破坏石墨烯的结 构 , 可以制备高质量的石墨烯。剑桥大学 H ernandez 等
[ 11]
和普渡大学的 Chen 等
[ 7]
, 3 个独
立的研究组在利用 CVD 法制 备石墨烯。他们使用 的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉, 通入含碳 气体 , 例如 , 碳氢 化合物, 它在高温下分 解成碳原子 沉积 在镍的表 面, 形 成石墨烯 , 通过 轻微的 化学刻 蚀, 使石墨烯薄 膜和镍片分离得到石墨烯 薄膜。这 种薄膜在透 光率 为 80% 时电 导率 即可 达到 1 1 ! 10 S/ m , 成为目前透明导电薄膜的潜在替代品。用 CVD 法可以制备出高质量大面积的石墨烯, 但是理 想的基片材料单晶镍的价格太昂贵, 这可能是影响 石墨烯工业化生产的重要因素。CVD 法可以满足规 模化 制备高质 量石墨烯 的要求 , 但成本 较高, 工艺 复杂。 1 3 氧化 还原法 目前 , 氧化 还原法以其低廉的成本且容易实现 规模化的优势成为制备石墨烯的最佳方法, 而且可 以制备稳定的石墨烯悬浮液, 解决了石墨烯不易分 散的问题。氧化 还原法是指将天然石墨与强酸和强
[ 5]
地从高 定向 热 裂解 石 墨 ( hig hly orient ed pyroly t ic graphit e) 上剥离并观测 到单层石墨烯。 Geim 研究 组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到 其形貌, 揭示 了石墨 烯二 维晶体 结构存 在的 原因。 2007 年 M eyer 等
[ 4]
发现单层石墨烯表面有一定高度的褶皱 , 单层石墨烯表面褶皱程度明显大于双层石 墨烯 , 且随着石墨烯层数的增加褶皱程度越来越小。 从热力学的角度来看 , 这可能是由于单层石墨烯为 降低其表面能, 由二维向三维形貌转换, 进而可推测 石墨烯表面的褶皱可能是二维石墨烯存在的必要条 件, 石墨烯表面的褶皱对其性能的影响有待科学家 进一步探索。微机械剥离法可以制备出高质量石墨 烯, 但存在产率低和成本高的不足, 不满足工业化和 规模化生产要求 , 目前只能作为实验室小规模制备。 1 2 化学气相沉积法 化学气相沉 积法 ( Chemical Vapor Deposit ion, CVD) 首次在规模化制备石墨烯的问题方面有了新 的突破。 CVD 法是指反应物质在气态条件下发生化 学反应, 生成固态物质沉积在加热的固态基体表面, 进而制得固体材料的工艺技术。 目前有麻省理工学院的 Kong 等 、 韩国成均馆 大学的 H ong 等
In the last thr ee to fo ur y ears, gr aphene w ith unique st ructur e and propert ies has fascinated the scientif
ic co mmunity and attracted much attention from chemical, phy sica l and material scientists since it became av ailable in 2004. T he preparatio n metho ds of g raphene, the prepar at ion of funct ionalized gr aphene, pro per ty and recent applications wer e discussed, and then the development perspect ive and the future w or k wer e env isaged. We can synthesize g ra phene wit h sing le layer, hig h conductiv ity and high quality by using the advantages of the var ious met ho ds. Such a method has become a str ategic star ting po int for t he industr ial applicat ion of g raphene, and remar kable pro g ress in a pplicat ion of functionalized g raphene has been made in the last few years.
在室温下具有微米级自由程和大的相干长度, 因此 石墨烯是纳米电路的理想材料。石墨烯具有良好的 导热性[ 3000W/ ( m
2
K) ] 、 高强度 ( 110GPa) 和超大
的比表面积( 2630m / g) 。这些优异的性能使得石墨 烯在纳米电子器件、 气体传感器、 能量存储及复合材
作者简介 : 张伟娜 ( 1985- ) , 女 , 硕士生 , 主要从事石墨烯的制备以及性能研究。
6
发现适合剥离石墨的溶剂最佳表面张力应该在
40~ 50mJ/ m 2 , 并且在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产 率最高 ( 大约为 8% ) , 电导率为 6500S/ m 。进而 Bar ron 等[ 12] 研究发现高定向热裂解石墨、 热膨胀石墨和 微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶 剂剥离法可以制备高质量的石墨烯 , 整个液相剥离 的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷 , 为其在 微电子学、 多功能复合材料等领域的应用提供了广 阔的应用前景。唯一的缺点是产率 很低, 限制 它的 商业应用。
第 38 卷增刊 2010 年 4 月
化 工 新 型 材 料 N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S
V ol 38 N o 4 15
石墨烯的制备方法及其应用特性
张伟娜 何 伟 张新荔
( 西安交通大学能源与动力工程学院化学工程系 , 西安 710049) 摘 要 近 3 年来, 石墨烯以其独特的结构和优异的性能, 在化学、 物理和材料学界引起了轰动。
增刊
张伟娜等 : 石墨烯的制备方法及其应用特性
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1 5
溶剂热法 溶剂热法 是指在 特制的 密闭反 应器 ( 高 压釜 )
散性。 2. 2 共价键功能化 共价键功能化石墨烯是在利用化学路线合成石 墨烯的过程中, 在氧化石墨表面接枝上具有其他功 能结构的分子, 主要是化学路线合成的石墨烯存在 大量的含氧基团 , 例如羧基、 羟基、 环氧基等, 这些基 团可以使一些化合物很容易以共价键的形式接枝在 石墨烯表面。上海复旦大学 Ye 带领的团队[ 20] 利用 静电作用使石墨烯均匀的分散于树脂和涂料中 , 制 备了石墨烯复合材料。石墨烯表面通过共价键分别 接枝上聚丙烯酰胺 ( P AM) 和聚丙烯酸 ( P AA) , 在一 定条件下 PAM 带正电 , PAA 带负电, 这使得石墨烯 表面带上电荷, 通过静电作用, 正电层和负电层通过 层层自组装形成多层结构。N iu 等
Key words
gr aphene, functionalized g r aphene, synthese, pr operty , application
石墨烯 ( Graphene) 自 2004 年被英 国曼彻斯特 大学的教授 Geim 等 报道后 , 以其奇特的性能引起 了科学家的广泛关注和极大的兴趣, 被预测很有可 能在很多领域引起革命性变化。单层石墨烯以二维 晶体结构存在, 厚度只有 0 334nm , 它是构筑其它维 度炭质材料的基本单元 , 它可以包裹起来形成零维 的富勒烯 , 卷起来形成一维的碳纳米管, 层层堆积形 成三维的石墨。石墨烯是一种没有能隙 的半导体, 具有比硅高 100 倍的载流子迁移率 ( 2 ! 10 cm / v) ,
[ 21]
中, 采用有机溶剂作为反应介质 , 通过将反应体系加 热至临界温度 ( 或接近 临界温度 ) , 在反应体系中自 身产 生 高 压 而 进 行 材 料 制 备 的 一 种 有 效 方 法。 Choucair 等
[ 13]
用溶剂热法解决了规模化制备石墨烯
的问题, 同时也 带来了电导率很低的负面 影响。为 解决由此带来的不足 , 研究者将溶剂热法和氧化还 原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai 等[ 14] 发 现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜 电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温 高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越 受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合 将成为石墨烯制备的又一亮点。 1. 6 其它方法 石墨烯的制备方法除了 上面介绍的外 , 还有高 温还原、 光照还 原、 外 延晶 体生 长法、 微波 法、 电弧 法、 电化学法等