石墨烯-材料界的新秀

匯報(bào)人：李潔，張華，李衎，陳赫石墨烯-材料界的新秀石墨烯簡(jiǎn)介1石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能2制備方法與工藝3石墨烯的應(yīng)用4報(bào)告提綱石墨烯，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是單層的石墨片，幾乎是透明的，只吸收2.3%的光，具有非常典型的二維片層結(jié)構(gòu)。它由AndreGeim

和Konstantin

Novoselov發(fā)現(xiàn)，二人攜手拿下2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)AndreGeimKonstantin

Novoselov認(rèn)識(shí)石墨烯周五夜實(shí)驗(yàn)從娛樂(lè)到成就2004膠帶粘出石墨烯諾貝爾獎(jiǎng)2000搞笑諾貝爾獎(jiǎng)英國(guó)劍橋大學(xué)下午茶喝出諾貝爾獎(jiǎng)沒(méi)有做不到的事情只有想不到的點(diǎn)子Geim最喜歡的小倉(cāng)鼠搞笑物理學(xué)獎(jiǎng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)大的石墨烯性能結(jié)構(gòu)和性能典型的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高透光性；高電導(dǎo)率；高韌性；量子霍爾效應(yīng)；鐵磁效應(yīng)，等等。石墨烯的制備技術(shù)機(jī)械剝離法2.還原氧化石墨法3.溶劑熱輔助剝離法4.等離子刻蝕法5.有機(jī)合成法UniversityofManchester

Novoselovetal.,

Science2004,306,666-668

優(yōu)點(diǎn)1.設(shè)備簡(jiǎn)單2.成本低廉3.缺陷少，質(zhì)量高

缺點(diǎn)偶然性大層數(shù)可控性差機(jī)械剝離法HummersandOffeman,J.Am.Chem.Soc.1958,80,1339常規(guī)技術(shù)---改性Hummers方法優(yōu)點(diǎn)1.成本低廉設(shè)備簡(jiǎn)單2.產(chǎn)率較高缺點(diǎn)1.制備的石墨烯純度不夠2.強(qiáng)氧化劑破壞石墨烯片層3.還原劑成本高、有毒有污染Stankovichetal.,Carbon2007,45,1558-1565還原氧化石墨法優(yōu)點(diǎn)1.所用的還原劑氫碘酸還原效果好，C/O>122.比水合肼和硼氫化鈉等成本低3.無(wú)毒，無(wú)污染4.對(duì)石墨烯片層無(wú)損5.可以在酸性環(huán)境中進(jìn)行中科院金屬研究所ACSNano2010,4,5245-5252Carbon2010,48,4466-4474HI還原氧化石墨法溶劑熱輔助剝離法步驟A步驟B步驟C1000℃下，在保護(hù)氣（5%H2+95%Ar）中加熱60s，獲得中間產(chǎn)物EG。膨脹擴(kuò)容引入乙腈180℃、1.1MPa下，EG與ACN（乙腈）按1:20的比例在高壓釜中加熱12h。聲波分散超聲波分散儀分散60min步驟D離心分離以600r/min的速度分離黑色懸浮液。分離得單層和雙層的石墨層步驟D將ACD引入EG夾層中，處理后的EG沉淀在溶液底步驟B黑色懸浮液步驟C步驟AEG層隙較原料明顯增大溶劑熱輔助剝離法優(yōu)點(diǎn)1制備簡(jiǎn)單價(jià)格低廉2單雙層石墨烯產(chǎn)率高3質(zhì)量高缺陷少有效提高屈服強(qiáng)度4機(jī)理如圖：等離子體激發(fā)H2O2形成的OH,O,HO2等具有強(qiáng)氧化性的自由基，氧化石墨表面的Sp2和Sp3雜化的C，在石墨表面形成含氧官能團(tuán)，誘發(fā)蝕刻石墨獲得石墨烯等離子刻蝕法1.0g石墨在自制容器中通過(guò)H2O2等離子體反應(yīng)2小時(shí)。其反應(yīng)條件為：氣壓20Pa，電源100W，電壓850V，電流150mA反應(yīng)條件將碳納米管溶解于PMMA中，成為懸浮液，并均勻的旋涂在圓盤上晾干后用KOH洗脫，放置于表面光滑的硅基底上等離子放電刻蝕，刻蝕完畢后碳納米管被縱向剖開，成為單層石墨用有機(jī)溶劑洗去PMMA，即可得到石墨烯優(yōu)點(diǎn)：綠色環(huán)保，耗能少缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜，程序不易控制預(yù)處理放電ing有機(jī)合成法

優(yōu)點(diǎn)1.形貌大小和邊緣結(jié)構(gòu)可控2.納米帶窄，半導(dǎo)體性能好

缺點(diǎn)1.石墨烯長(zhǎng)度短2.副反應(yīng)多，產(chǎn)率較低Cai,J.Ruffieux,P.Fasel,R.Atomicallyprecisebottom-upfabricationofgraphene

nanoribbons.Nature.