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《從碳納米管到石墨烯_淺談碳納米材料的研究進展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、從碳納米管到石墨烯———淺談碳納米材料的研究進展／陳留群等·１１５·從碳納米管到石墨烯———淺談碳納米材料的研究進展陳留群１，孫光輝２，李春林１，金江彬１（１臺州市黃巖明江塑膠有限公司，臺州３１８０２６；２河南省化工研究所有限責任公司，鄭州４５００５２）摘要碳納米材料是目前納米材料領(lǐng)域最為耀眼的明星。由于碳納米管與石墨烯有著極為相似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，使得碳納米管相關(guān)的研究方法和手段被廣泛地應(yīng)用于石墨烯的研究中，從而推動了石墨烯研究的快速發(fā)展。簡要概述了碳納米管相關(guān)研究手段在石墨烯研究中的應(yīng)用進展。關(guān)鍵詞碳納米管石墨
2、烯制備應(yīng)用ＦｒｏｍＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅｓｔｏＧｒａｐｈｅｎｅ：ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣａｒｂｏｎＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ１，ＳＵＮＧｕａｎｇｈｕｉ２，ＬＩＣｈｕｎｌｉｎ１，ＪＩＮＪｉａｎｇｂｉｎ１ＣＨＥＮＬｉｕｑｕｎ（１ＴａｉｚｈｏｕＣｉｔｙＨｕａｎｇｙａｎＭｉｎｇｊｉａｎｇＰｌａｓｔｉｃａｎｄＲｕｂｂｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｔａｉｚｈｏｕ３１８０２６；２ＨｅｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．Ｌｔｄ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２）ＡｂｓｔｒａｃｔＣａｒｂｏｎｎａ
3、ｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｂｅｅｎｔｈｅｍｏｓｔｓｈｉｎｉｎｇｓｔａｒｓｓｉｎｃｅｔｈｅｙｈａｖｅｍａｎｙｆａｓｃｉｎａｔｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｓｉｎｃｅｇｒａｐｈｅｎｅｈａｓｍａｎｙｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓｗｉｔｈｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｏｎｔｈｅｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒ－ｔｉｅｓ，ｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｎｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｈａｖｅｂｅｅｎａｄａｐｔｅｄｏｎｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ
4、ｇｒａｐｈｅｎｅｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｂｏｕｔｇｒａｐｈｅｎｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｎｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ在納米電子學領(lǐng)域有著令人矚目的應(yīng)用前景。０引言碳是自然界中極其豐富的元素之一，也是同素異形體最為豐富的元素之一。金剛石和石墨是被大家所熟知的碳的最常見的兩種同素異形體。１９８５年富勒烯的發(fā)現(xiàn)讓人們認識
5、了碳家族的一位新成員，并促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)更多碳的同素異形體。１９９１年碳納米管的問世進一步豐富了碳家族，碳納米管因其優(yōu)異的電學、力學、熱學和物理化學等性能在眾多領(lǐng)域都有著潛在的應(yīng)用前景，在過去的２０年間受到研究者們廣泛的關(guān)注。２００４年石墨烯的發(fā)現(xiàn)在完善碳家族成員的同時也將人們對碳納米材料的研究推向了一個新的高度。１石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能石墨烯又稱單層石墨，是一種二維平面的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，也是零維的富勒烯、一維的碳納米管及三維的石墨最基本的組成單元（如圖１所示）［１］，因此對石墨烯的研究將有助于推圖１二維平面結(jié)構(gòu)的石墨烯
6、是其他碳材料的動對碳家族其他材料的深入研究。然而，在目前已知的眾多基本組成單元碳家族成員中，石墨烯是最晚才被發(fā)現(xiàn)的［２］，因而對于石墨Ｆｉｇ．１Ｇｒａｐｈｅｎｅａｓｔｈｅｂａｓｉｃｕｎｉｔｏｆ０Ｄｆｕｌｌｅｒｅｎｅ，１Ｄ烯的研究往往會借鑒之前其他碳材料的研究方法和手段。ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ａｎｄ３Ｄｇｒａｐｈｉｔｅ其中，與石墨烯性能最為接近的碳納米管的研究為石墨烯的二維的石墨烯本身是半金屬性，或者說是零帶隙的半導研究提供了很多直接的借鑒［３］。體，同時具有金屬和半導體的一些特性。而當石墨烯的尺寸碳納
7、米管可以被看作是由石墨烯直接無縫卷曲而成的，達到跟單壁碳納米管一樣的準一維時（又稱為石墨烯納米根據(jù)層數(shù)的不同，可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。帶），同樣也會根據(jù)石墨烯帶的寬度和邊緣結(jié)構(gòu)的不同而表而根據(jù)卷曲向量的不同，單壁碳納米管又可以表現(xiàn)出金屬性現(xiàn)出金屬性或者半導體性。緊束縛計算表明鋸齒狀邊緣的或半導體性兩種特性［４］。正是由于這種性質(zhì)，單壁碳納米管石墨烯帶總是呈現(xiàn)出金屬性，而扶手椅狀邊緣的石墨烯帶則陳留群：女，１９８４年生，碩士，主要從事功能材料研究Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｌｉｕｑｕｎ１０１６＠ｓｉｎａ．ｃ
8、ｏｍ·１１６·材料導報２０１１年１１月第２５卷專輯１８可能呈現(xiàn)金屬性或者半導體性，主要取決于石墨烯帶的寬小組則利用金屬中含有的少量碳在不外加碳源的情況下直度［５］。而密度泛函理論的計算及實驗結(jié)果進一步表明半導接制備石墨烯［２１］。體性的石墨烯納米帶的帶隙與納米帶的寬度成反比［６－８］。因此石墨烯納米帶與單壁碳納米管有著極為相似的電學性質(zhì)。２石墨烯的制備２．１石墨烯納米帶的制備正是由于石
