石墨烯簡(jiǎn)介分析教學(xué)教材.ppt

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1、目錄Contents0305071120Page結(jié)構(gòu)1制備方法3性能2應(yīng)用與性能的關(guān)系5結(jié)構(gòu)AStructure石墨烯結(jié)構(gòu)4石墨烯是構(gòu)建多種碳同素異形體的基本單元一句話通俗解釋石墨烯：?jiǎn)螌拥奶荚咏Y(jié)構(gòu)，如果將石墨比作一本書的話，那么單層石墨烯就是其中的一頁紙。性能BPerformance石墨烯的性能19力學(xué)性質(zhì)：106N/cm2Science,321,385(2008)光學(xué)性質(zhì)：2.3%Science320,1308(2008)熱學(xué)性質(zhì)：5300W/mKNanoLett.8,902(2008)電學(xué)性質(zhì)：1/300光速Science,3

2、06,666(2004)石墨烯的優(yōu)異性能制備方法CPreparationMethod石墨烯制備方法6機(jī)械剝離法碳納米管橫向切割法微波法電弧放電法光照還原法石墨氧化還原法電化學(xué)還原法溶劑熱法液相剝離石墨法碳化硅裂解法外延生長法化學(xué)氣相沉積法氧化還原高溫加熱機(jī)械剝離法SiC外延法化學(xué)氣相沉積法氧化還原法剝離滲碳脫氫快速冷卻剝離7石墨烯制備方法石墨烯粉末及氧化石墨產(chǎn)品公司石墨烯薄膜產(chǎn)品8表征方法DCharacterizationMethod石墨烯常見的表征方法：124石墨烯表征方法103拉曼光譜（Raman）掃描電子顯微鏡（SEM）高分辨透

3、射電子顯微（HRTEM）X射線衍射（XRD）原子力顯微鏡（AFM）其它方法56石墨烯表征方法11拉曼光譜（Raman）拉曼光譜是表征石墨烯石墨烯層數(shù)和缺陷的最簡(jiǎn)單可靠方法，在石墨烯器件的研究中，這兩個(gè)性質(zhì)對(duì)器件特性的影響是至關(guān)重要的。1580cm-11350cm-12700cm-1石墨烯表征方法121、G峰是主要特征峰，隨著石墨烯層數(shù)n的增加，G峰位置向低波數(shù)移動(dòng)，其位移與1/n相關(guān)。2、D峰是無序振動(dòng)峰，可表征石墨烯樣品中的缺陷或者邊緣，理論上CVD法制備的石墨烯沒有D峰或者非常弱。3、2D峰是雙聲子共振拉曼峰，單層石墨烯的2D峰只

4、有一個(gè)峰，石墨有兩個(gè)峰。G峰2D峰石墨烯表征方法13掃描電子顯微鏡（SEM）掃描電子顯微鏡可以用來觀察石墨烯樣品的整體形貌和表面結(jié)構(gòu)。石墨烯表征方法14高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）HRTEM為石墨烯的一個(gè)簡(jiǎn)單快速的表征，在HRTEM下，可清晰看到石墨烯呈輕紗狀半透明片狀結(jié)構(gòu)分布，從圖中可大致估計(jì)石墨烯的層數(shù)和大小。石墨烯表征方法15X射線衍射（XRD）XRD可用來表征石墨烯的合成過程，對(duì)每一步反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控，比較適用于化學(xué)氧化還原法制備石墨烯，不適合CVD法制備的石墨烯。石墨烯表征方法16原子力顯微鏡（AFM）原子力顯微鏡是石墨烯

5、片層結(jié)構(gòu)最有力、最直接有效的工具。它可以清晰地反應(yīng)出石墨烯的大小、厚度等信息。石墨烯表征方法熱重—示差掃描用于分析溫度變化過程中的物理化學(xué)變化，如物質(zhì)含量、分解和氧化還原等，研究樣品的熱失重行為和熱量變化。低溫氮吸附測(cè)試測(cè)定石墨烯的孔結(jié)構(gòu)和比表面積，計(jì)算比表面積、孔徑大小、孔分布、孔體積等物理參數(shù)。傅里葉變換紅外光譜分析（FT-IR）用來識(shí)別化合物和結(jié)構(gòu)的官能團(tuán)，在石墨烯制備中主要用于氧化石墨烯的基面和邊緣位的官能團(tuán)的識(shí)別。17石墨烯的表征—其它方法應(yīng)用與性能的關(guān)系ERelationbetween?applicationand?per

6、formance應(yīng)用與性能的關(guān)系20應(yīng)用與性能的關(guān)系透明度大電導(dǎo)率高比表面積大導(dǎo)熱系數(shù)大電子遷移率高透明電極觸控屏幕太陽能電池晶體管鋰離子電池復(fù)合材料力學(xué)性能好21應(yīng)用與性能的關(guān)系作為添加劑，使自身與基底的優(yōu)異性能協(xié)同發(fā)揮作用加偏壓為半導(dǎo)體，作為晶體管源電極和漏電極之間的通道作為太陽能電池中的空穴傳輸層或活性物質(zhì)，提高光電轉(zhuǎn)換率由于其高比表面積和化學(xué)穩(wěn)定性可作為導(dǎo)電劑或者正負(fù)極材料由于其高導(dǎo)電性和高透明性，可以替代透明導(dǎo)電薄膜氧化銦錫復(fù)合材料晶體管太陽能電池鋰電池觸控屏幕石墨烯在諸多應(yīng)用中扮演了什么樣的角色呢？作為吸附劑或者選擇性透過

7、膜，對(duì)污染物起到吸附或阻隔作用水處理