石墨烯論文

1、石墨烯研究進(jìn)展石墨烯研究進(jìn)展雷洪（中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院江蘇徐州221116）摘要：石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，由于碳原子組成的特殊結(jié)構(gòu)使得石墨烯擁有一系類特殊性能，包括特殊的導(dǎo)熱性質(zhì)，電學(xué)性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)等等。特殊的性質(zhì)使得石墨烯有在很多領(lǐng)域發(fā)展的潛力，因此引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，本文介紹了石墨烯的一些制備方法，性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：石墨烯制備方法特性應(yīng)用領(lǐng)域AdvancesAdvancesiningrapheneg

2、rapheneresearchresearchLEIhong(ChinaUniversityofMiningtechnology，SCETXuzhouJiangsu221116)Abstract：Grapheneisanewmaterialconsistingofasinglelayerofcarbonatomssheetstructure，Becauseofthespecialstructureofcarbonatomsmakesgr

3、aphenehasaseriesofspecialclassperfmance，Includingspecialthermalproperties，electricalpropertiesmechanicalpropertiesetc.Specialpropertiesmakegraphenehasthepotentialinmanyareasofdevelopment，so，itattractedwideattentioninthes

4、cientificcommunity.Thisarticledescribessomeofgraphenepreparationmethodspropertiesapplications.Keywds：graphenepreparationmethodspropertiesapplicationareas0引言自2004年Novoselov，KS等使用微機(jī)械剝離法從高定向熱解石墨上剝離觀測到石墨烯（Graphene）以來，碳元素同素異形

5、體又增加了新的一員.隨著2010年諾貝爾物理獎(jiǎng)?lì)C給英國曼徹斯特大學(xué)51歲的俄裔荷籍教授安德烈.海姆和曾是他的博士生36歲的俄裔英、俄雙重國籍的教授康斯坦丁.諾沃肖洛夫之后，“石墨烯”這一專業(yè)名詞突然進(jìn)入人們的眼簾，其獨(dú)特的性能和優(yōu)良的性質(zhì)引起了研究人員的極大關(guān)注，掀起了一波石墨烯的研究高潮。碳原子呈六角形網(wǎng)狀鍵合的材料“石墨烯”具有很多出色的電特性、熱特性以及機(jī)械自上而下途徑是從石墨出發(fā)，用物理手段如機(jī)械力、超聲波、熱應(yīng)力等破壞石墨層與

6、層之間的范德華力來制備單層石墨的方法。根據(jù)石墨處理方法的不同，又可細(xì)分為機(jī)械剝離法和化學(xué)插層法。前者是直接使用機(jī)械方法將石墨分層來獲得石墨烯的方法，這種方法是最初制備石墨烯的方法，這種方法生產(chǎn)的石墨烯質(zhì)量高產(chǎn)量低，僅僅滿足實(shí)驗(yàn)室研究的需要。后者則是將石墨先用化學(xué)插層劑處理轉(zhuǎn)換為容易分層的形式如石墨插層化合物，然后再對其處理來獲得石墨烯?；瘜W(xué)插層法的原理是通過在石墨層與層之間插人一些分子、離子或者原子基團(tuán)，從而加大石墨的層間距，削弱石墨層

7、之間的范德華力，然后再剝離石墨層間化合物來制備石墨烯?，F(xiàn)在氧化石墨法是大規(guī)模合成石墨烯的戰(zhàn)略起點(diǎn)，其原料來源廣泛，處理過程簡單，產(chǎn)量高，而制備的石墨烯也便于下一步的官能團(tuán)化和化學(xué)改性，從而為功能化石墨烯復(fù)合材料的制備提供了可行性。2.2自下而上制備石墨烯途徑自下而上途徑是從碳的化合物中出發(fā)，通過加熱、電子轟擊，微波等手段破壞含碳化合物的化學(xué)鍵，使碳原子在基底上生長石墨烯的方法。根據(jù)原料及碳原子來源不同，又可以將其分為：加熱SiC法和化學(xué)

8、氣相沉積生長法(CVD)。加熱SiC的方法一般是將將經(jīng)過表面處理的單晶SiC晶體置于高真空條件下，通過高溫或者電子轟擊的方法使硅原子升華，從而生成單層／少數(shù)層石墨烯片層。這種方法產(chǎn)量較低，成本高，還需要進(jìn)一步研究。化學(xué)氣相沉積法(CVD)是工業(yè)化大規(guī)模制備半導(dǎo)體薄膜材料的方法，是另一條規(guī)?；苽涫┑穆肪€。CVD法是將碳源氣（如甲烷）體通入反應(yīng)器，在催化劑（如Li，CuCo及鉑系金屬）的作用下直接在基底上生成石墨烯。這種方法可以得到質(zhì)

9、量高，面積大，層數(shù)為單層或者少層的石墨烯，碳源氣體，催化劑選擇，反應(yīng)條件的控制是得到優(yōu)良石墨烯的必要條件，科學(xué)工作者正在做各種研究。3石墨烯熱性質(zhì)研究石墨烯是一種穩(wěn)定材料.在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為，熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚態(tài)物理界。雖然理論和實(shí)驗(yàn)界都認(rèn)為完美的二維結(jié)構(gòu)無法在非絕對零度穩(wěn)定存在但是單層石墨烯在實(shí)驗(yàn)中被制備出來，這歸結(jié)于石墨烯在納米級別上的微觀扭曲。在固體材料中，