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1、關(guān)于石墨烯一、石墨烯的發(fā)現(xiàn)碳是自然界小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。金剛石和石墨是被犬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(rèn)識(shí)了碳家族的一位新成員，并促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)更多碳的同索異形體。1991年日本NEC公司的S.Iijima在使用高分辨透射電鏡檢查石墨電弧放電產(chǎn)物時(shí)，意外的發(fā)現(xiàn)了管狀的碳納米結(jié)構(gòu)——碳納米管。碳納米管一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立刻引起了物理學(xué)家，化學(xué)家和材料學(xué)家的極犬關(guān)注和研究熱情。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性能，使其在化學(xué)催化、電子器件和復(fù)合材料等領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力。而石墨烯的發(fā)現(xiàn)幾經(jīng)挫折，直到200
2、4年，英國曼徹斯特大學(xué)A.K.Geim和K.S.Novoselov等人采用微機(jī)械剝離法才獲得單層的二維原子晶體——石墨烯。然而石墨烯是H前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的二維自由態(tài)原子晶體，它是構(gòu)筑零維富勒烯、一維碳納米管、三維體相石墨等sp2雜化碳的基本結(jié)構(gòu)單元，具有很多奇異的電子及機(jī)械性能。二維的石墨烯本身是半金屬性，或者說是零帶隙的半導(dǎo)體，同時(shí)具有金屬和半導(dǎo)體的一些特性。而當(dāng)石墨烯的尺寸達(dá)到跟單壁碳納米管一樣的準(zhǔn)一維時(shí)（又稱為石墨烯納米帶），同樣也會(huì)根據(jù)石墨烯帶的寬度和邊緣結(jié)構(gòu)的不同而表現(xiàn)出金屬性或者半導(dǎo)體性。并且自由態(tài)的石墨烯在室溫下在真空或空氣屮可穩(wěn)定存在,這一發(fā)現(xiàn)推翻了歷
3、來被公認(rèn)的“完美二維晶體結(jié)構(gòu)無法在非絕對(duì)零度下穩(wěn)定存在”的這一觀點(diǎn)，震驚了科學(xué)界并成為碳基納米材料研究的新熱點(diǎn)。單層石墨烯是指只有一個(gè)C原子層厚度的石墨，碳原子Z間依靠共價(jià)鍵相連接而形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。此外，石墨烯穩(wěn)定的正六邊形晶格結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)、突出的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能和力學(xué)性能，引起科學(xué)界巨大興趣，成為材料科學(xué)研究熱點(diǎn)°二、石墨烯的制備人們?cè)诎l(fā)現(xiàn)了石墨烯Z后，便開始了石墨烯制備的研究與探討。石墨烯的制備從最早的機(jī)械剝離法開始逐漸發(fā)展岀多種制備方法，如：晶體外延牛?長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法、液相直接剝離法以及高溫脫氧
4、和化學(xué)還原法等。通過大量的實(shí)驗(yàn)摸索，人們發(fā)現(xiàn)自上而下的方法可提高石墨烯產(chǎn)率并且易于制備。如簡(jiǎn)單易行的化學(xué)剝離法和氧化石墨還原法，后者已成為實(shí)驗(yàn)室制備石墨烯最簡(jiǎn)單的方法。而接下來發(fā)展的溶劑剝離法比氧化還原法毒性小，并且不會(huì)破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)。石墨烯的制備方法Table1VariousmethodsforpreparationofgrapheneMethodsConditionsCharacteristicsRefCVDCarbonsource:CH4SubstrateCu.Ni.Si/SiO2Temperature:1000*CHomogeneoussingle-laye
5、rgraphenefilmsn1-221PECVDCarbonsource:CH4SubstrateS1/S1O2Temperature650CHigh?quahty.large?areagraphenewith】?3layers￡23]EpitaxialgrowthofgrapheneSubstrate:6H-SiC(0001)Temperature1280*CGrainsizeupto50tuiilong,hunwideI24JSolvothermalReagentsNaandC4CI6Temperature:300"€1-3graphenelayerswithl
6、owdensityoffects125]OrganicsynthesisThermalfiisionofpolycyclicaromatichydrocarbonsat1100'CConductivityfora30nmthickonquartzis20600S/mI26JChemicalexfoliationNumberoflayers(3-4)controlledbychangingtheezfoliationtemperatureElectricalconductivity10sS/mD7]ChemicalreductionofGOReductionagent:
7、hydrazinehydrateSheetthicknesslnm[28]LiquidexfoliationofgraphiteInsupercnticalDMFforlesstlian15nunSinglelayergraphene[291ElectrochemicalreductionCyclicvoltammetricreductionofagrapheneoxidecoll01dalsolutionEnhancedelectrontransferpropertiesImprovedelectncalconductivity143*10“S/m
