石墨烯制备方法研究
石墨烯常用制备方法
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石墨烯常用制备方法石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体结构,具有极高的导电性、热导率和机械强度,因此在电子学、光电子学、能源储存等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍石墨烯的常用制备方法。
1. 机械剥离法机械剥离法是最早被发现的石墨烯制备方法之一,也是最简单的方法之一。
该方法的原理是通过机械剥离的方式将石墨材料剥离成单层石墨烯。
具体操作方法是将石墨材料放置在硅基底上,然后用胶带反复粘贴和剥离,直到得到单层石墨烯。
这种方法的优点是简单易行,但是制备的石墨烯质量较差,且产量低。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种通过化学反应在基底上生长石墨烯的方法。
该方法的原理是将石墨材料放置在高温下,使其分解成碳原子,然后在基底上沉积成石墨烯。
具体操作方法是将石墨材料放置在石英管中,然后将氢气和甲烷气体通入管中,使其在高温下反应生成石墨烯。
这种方法的优点是制备的石墨烯质量高,但是设备成本较高。
3. 化学还原法化学还原法是一种通过还原氧化石墨材料制备石墨烯的方法。
该方法的原理是将氧化石墨材料放置在还原剂中,使其还原成石墨烯。
具体操作方法是将氧化石墨材料放置在还原剂中,如氢气、氨气等,然后在高温下反应生成石墨烯。
这种方法的优点是制备的石墨烯质量高,且产量较高,但是还原剂的选择和操作条件对制备的石墨烯质量有很大影响。
4. 液相剥离法液相剥离法是一种通过液相剥离的方式制备石墨烯的方法。
该方法的原理是将石墨材料放置在液体中,然后通过超声波或机械剥离的方式将其剥离成单层石墨烯。
具体操作方法是将石墨材料放置在液体中,如水、有机溶剂等,然后通过超声波或机械剥离的方式将其剥离成单层石墨烯。
这种方法的优点是制备的石墨烯质量高,且操作简单,但是产量较低。
石墨烯的制备方法有很多种,每种方法都有其优缺点。
在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的制备方法。
随着石墨烯制备技术的不断发展,相信未来石墨烯的制备方法会越来越多样化,也会越来越成熟。
石墨烯纳米片的制备及性质研究
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石墨烯纳米片的制备及性质研究石墨烯是石墨的一种单层结构,它是一种新型的二维纳米材料,具有优异的物理、化学和机械性质。
石墨烯具有高的电导率、高的热导率、高强度、高的化学稳定性、透明和柔韧等特性,因此被广泛应用于化学、生物、电子、材料等领域。
本文将重点探讨石墨烯纳米片的制备及性质研究。
一、石墨烯纳米片的制备方法目前石墨烯制备的方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法和化学氧化法等。
下面我们分别介绍一下这几种方法。
1. 机械剥离法机械剥离法是一种制备石墨烯的最早方法,主要是利用图形石墨材料的机械剥离来获得单层石墨烯。
这种方法的原理是在嵌入一层胶带后,将其撕下,这样可以将石墨材料的一层单晶体剥离下来。
但是这种方法具有高成本、低产率和不利于规模化生产等缺点,因此不适用于大规模生产。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种较为成功的石墨烯制备方法,主要是通过将化学气源转化成石墨烯,在衬底上生长单层石墨烯。
这种方法的原理是在高温下将烷烃分子或其他含氢气体转化成碳源,从而生长出原子尺寸大小的石墨烯膜层。
这种方法具有成本低、量大、效率高等优点,可以用于规模化生产。
3. 化学还原法化学还原法是一种将氧化石墨烯还原成石墨烯的方法。
这种方法的原理是将氧化石墨烯在还原剂作用下还原成石墨烯,实现从红外吸收的金属氧化物到金属氧化物的转变。
4. 化学氧化法化学氧化法是一种将石墨材料在含有强氧化剂的酸性溶液中氧化成氧化石墨烯的方法。
这种方法的原理是氧化剂可以将石墨材料中的碳原子中心的轨道变成氧原子的轨道而转化成氧化石墨烯,在水溶液中形成分散的纳米片。
二、石墨烯纳米片的性质研究石墨烯具有许多优异的物理、化学和机械性质,具体如下:1. 电导率高石墨烯具有高达 1 × 10^5 S/cm 的电导率,这是金属的 100 倍以上。
这是因为石墨烯的电子能带结构与传统的半导体和金属材料有很大不同,其导带和价带相接,并呈现线性带结构,电子具有质量接近于零的状态。
论石墨烯的制备方法
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论石墨烯的制备方法石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料,由于其在电子、光学、机械等方面的独特性能,引起了广泛的关注和研究。
石墨烯的制备方法有很多种,下面就几种常见的制备方法进行介绍。
一、机械剥离法机械剥离法是最早发现的石墨烯制备方法之一。
这种方法是通过用胶带等机械手段将石墨材料中的层状结构分离得到石墨烯。
将石墨材料表面涂覆一层胶水或胶带,随后在胶面上用力撕去一小块,再将这块小块对折数次,然后再撕开,就可以得到一个更薄的石墨片,重复这个过程多次即可得到石墨烯。
这种方法简单易操作,但是比较耗时和耗力。
二、化学气相沉积法化学气相沉积法是一种较为常见的石墨烯制备方法。
该方法主要包括两个步骤,首先将金属催化剂(如铜、镍等)表面进行处理,然后将预先加热至高温的石墨片放入反应室中,在高温下与氢气、甲烷等碳源气体反应,然后通过冷却使其沉积在基底表面。
此时,石墨片原子层和基底表面结合,形成石墨烯薄膜。
三、化学还原法化学还原法是一种通过化学手段来制备石墨烯的方法。
这种方法一般是将氧化石墨氧化物如氧化石墨烯或氧化石墨烯纳米带等经过还原处理得到石墨烯。
常见的还原剂有氢气、氨气等。
四、电化学剥离法电化学剥离法是一种比较新颖的石墨烯制备方法。
该方法是通过在石墨基底和溶液中施加电场,将石墨片剥离成石墨烯。
具体操作过程是将石墨片作为阳极,放入含有离子溶液的电化学池中,然后施加电压,使石墨片与阳极之间发生剥离和离子交换,最终得到石墨烯。
电化学剥离法具有高效、可控性好等优点。
除了上述几种常见的制备方法外,还有许多其他的方法可以用来制备石墨烯,例如热解法、氧化还原法等。
这些方法各有优缺点,适用于不同的实际应用场景。
随着石墨烯研究的深入,相信会有更多更高效的制备方法被开发出来。
【精品】石墨烯论文
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【精品】石墨烯论文题目:石墨烯的制备及其性质研究摘要:本文研究了石墨烯的制备方法,包括机械剥离法、化学气相沉积法和电化学法。
我们对这些方法的优缺点进行了分析,并结合实验结果对比了它们的性能。
石墨烯是一种单层厚度只有一个原子的碳材料,具有高强度、高导热性、高电导性等优异物理和化学性质。
因此,石墨烯在电子学、催化、生物医学等多个领域都有广泛的应用前景。
关键词:石墨烯,制备方法,性能分析1. 石墨烯的制备方法1.1 机械剥离法机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法之一,其原理是利用机械力将石墨表面的单层碳原子剥离下来得到石墨烯。
这种方法简单易行,但生产效率较低,且难以控制石墨烯的大小和形状。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种将气体中的碳源沉积在衬底上生成石墨烯的方法。
该方法生产效率高,能够大规模制备石墨烯,但需要特殊的沉积设备,且产生的石墨烯数量受衬底材料的限制。
1.3 电化学法电化学法是利用电化学反应在石墨表面生成石墨烯。
这种方法操作简单易行,但还有待于进一步的研究改进。
2. 石墨烯的性能分析2.1 强度和硬度石墨烯具有极高的机械强度和硬度,其强度是钢的200倍以上,硬度是金刚石的2倍以上。
2.2 电子学性质石墨烯具有优异的电子学性质,电子迁移率高达10000cm2/Vs,使其在半导体、传感器等领域有广泛应用。
2.3 光学性质石墨烯在可见光到红外光谱范围内具有吸收率极高的特性,可用于太阳能电池和光伏电池等领域。
3. 结论从以上分析可知,石墨烯具有出色的物理和化学性质,且在多个领域都有广泛应用前景。
不同的制备方法具有各自的特点,需根据应用需求进行选择。
我们的研究结果有助于促进石墨烯的应用和发展。
石墨烯纳米材料的制备与应用
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石墨烯纳米材料的制备与应用石墨烯是一种由碳原子组成的一层厚度非常薄的二维碳材料,它具有极高的强度和导电性,也拥有许多其他令人惊奇的特性。
因此,石墨烯被广泛应用于生物学、电子学、光学、催化和其他领域的研究。
而在石墨烯的制备和应用中,纳米材料也扮演着十分重要的角色。
一、石墨烯的制备方式目前,石墨烯的制备方法主要分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、去氧还原法和电化学法五种。
而其中,化学气相沉积法和化学剥离法是较为常用的两种方法。
化学气相沉积法是利用化学反应在基底上沉积石墨烯薄膜。
该方法可以得到单晶石墨烯,薄膜质量较好,但生产难度较高,且设备成本高。
化学剥离法是指采用各种方法在各种材料表面制备石墨烯的一种技术。
该方法成本较低,操作简单,但是石墨烯质量较差,难以控制其层数和晶体质量。
二、石墨烯纳米材料的制备方式目前,石墨烯纳米材料的制备方式主要包括机械法、物理法、化学法和生物学法四种。
机械法是指利用机械磨擦、高温等方法将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法制备的纳米材料质量较高,但是生产效率较低,且成本较高。
物理法是指利用物理方法,如离子束雕刻、电子束雕刻等将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法可以制备各种形状的纳米材料,但是成本较高,难度较大。
化学法是指利用化学反应将石墨烯制备成纳米材料。
这种方法操作简单,成本低廉,但是石墨烯质量较差,存在一定的毒性。
生物学法则是指利用生物学反应将石墨烯制备成纳米材料。
与化学法相比,该方法更为安全,但是生产效率较低,成本也较高。
三、石墨烯纳米材料的应用由于石墨烯纳米材料具有许多优异的特性,在各个领域都有广泛的应用。
在生物学领域中,石墨烯纳米材料可用于生物传感器的制备及生物医学成像等;在电子学领域中,石墨烯纳米材料可用于半导体材料、太阳能电池等的制备;在光学领域中,石墨烯纳米材料可制备光电器件;在化学领域中石墨烯纳米材料可用于催化反应。
此外,在纳米电子学中,石墨烯纳米材料还可以作为晶体管和其他电子元件的材料,其导电性及传输率远高于硅材料,这也为电子学的进一步发展提供了更广阔的空间。
石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展
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石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料,具有许多独特的物理和化学特性,如高电导率、高导热性、良好的力学性能等。
由于其丰富的应用潜力,石墨烯的制备和分散成为研究的热点。
本文将介绍石墨烯及氧化石墨烯的制备方法和分散方法的研究进展。
石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、化学氧化还原法等。
机械剥离法是最早也是最简单的制备方法,通过用胶带或刮刀剥离石墨烯束缚,得到薄层的石墨烯。
但是这种方法制备的石墨烯平均尺寸较小,无法实现大规模制备。
化学气相沉积法是通过在金属基底上热解碳源得到石墨烯薄片,该方法制备的石墨烯尺寸较大,能够实现大规模制备,但需要高温条件,不适合多种基底的制备。
化学氧化还原法是以石墨为原料,通过氧化石墨然后进行还原得到石墨烯,该方法适用性广泛,但还原过程中易产生杂质,对石墨烯的质量产生影响。
石墨烯的分散方法主要有物理分散法、化学修饰法等。
物理分散法主要是利用超声波、浮选、离心等方法将石墨烯分散在溶剂中。
超声波分散是利用超声波的高能量震荡作用使石墨烯薄片分离,并形成均匀分散的溶液。
浮选分散是利用气泡或表面活性剂使石墨烯薄片在溶液中悬浮,然后通过离心沉淀得到分散均匀的石墨烯。
这些方法可以实现石墨烯的分散,但易导致石墨烯受损,降低其性能。
化学修饰法主要是通过在石墨烯表面修饰功能性基团,使其具有亲水性,并且能够与溶剂相溶。
常用的修饰剂有二甲基二硫醇(DMDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等。
这些修饰剂能够与石墨烯表面发生作用,使其具有较好的分散性。
氧化石墨烯的制备方法主要有Hummers方法、Brodie方法等。
Hummers方法是以石墨为原料,通过硝酸、硫酸等氧化剂进行氧化,得到氧化石墨烯。
Brodie方法是以石墨为原料,通过浓硝酸和浓硫酸进行氧化,然后用稀硝酸洗涤,得到氧化石墨烯。
这些方法能够实现氧化石墨烯的制备,但化学氧化过程中易产生大量的氧化副产物,对石墨烯的质量产生影响。
石墨烯制备方法研究
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碳 原 子 与 周 围 三个 碳 原 子 以 c—C单 键 相 连 , 同 时 每 个 碳 原 墨 片 层 内 的 定 域 化 现 象 等 。
表 1 天 井 湖 水质 现 状 评 价 结 果
注: 低 于检 出 限 的指 标 按检 出限 的 一 半进 行 评价 。
根据 现有 的监测 数据 资 料 和技 术 规 范评 价 , 铜 陵 市 天 象 , 现采 取麻袋堵漏 , 为避免后患 , 应 建设 规 范 的 闸 门 。 井 湖 现 状 水 环 境 质 量 能 满 足 地 表 水 环 境 质 量 标 准 Ⅲ 类 标 准 ( 4 ) 定 期 换 水 。定 期 将 水 质 较 好 的 长 江 水 源 引 入 天 井 要求 , 综 合 营 养 状 况 为 贫 营养 和 中 营 养 的 状 态 , 综 合 营 养 状 湖 , 可 以增强 天 井 湖水 体 的 流动 性 , 使 水 体 的 自 净 系 数 增 态指数小 于 6 O , 水质基本达 标 。 大、 自净 能 力 增 强 。
0 引 言
石 墨 烯 具 有 强 度 很 大 的 C— C键 , 因此 其 具 有 极 自2 0 0 4年 N o v o s e l o v , K.S . 等 使 用 微 机 械 剥 离 法 从 高 决 定 性 质 , 其强 度为 1 3 0 G P a , 而 无 缺陷 的石 墨烯 结构 的 断 定 向热解 石墨上 剥 离观 测 到石 墨烯 以来 , 碳 元 素 同 素 异 形 高 的强度 ( 2 N/ m) 。而 其 可 自由 移 动 的 电 子 又 赋 予 了 石 体 又 增 加 了新 的 一 员 , 其独 特 的性 能 和优 良的 性质 引 起 了 裂强 度是 4 墨烯超强 的导 电性 ( 石 墨烯 中电子 的典 型 传导 速率 为 8 × 研 究人员 的极大关 注 , 掀起 了一波石墨烯 的研究 高法
论石墨烯的制备方法
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论石墨烯的制备方法石墨烯是一种二维单层的碳 allotrope,具有材料学和物理学等领域广泛的应用前景。
石墨烯的制备方法目前主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、氧化法、还原法等。
本文将对这些制备方法进行详细介绍。
一、机械剥离法机械剥离法是制备石墨烯最早的方法之一,也是最简单的方法之一。
这种方法的原理是通过机械力将石墨材料剥离成单层的石墨烯。
机械剥离法的典型代表是胶带法。
将石墨材料粘贴在一块胶带上,然后再将胶带从石墨材料上剥离。
反复进行该操作,直到胶带表面只剩下石墨烯单层。
这种方法制备的石墨烯单层质量较高,但生产效率较低,适用于小规模实验室制备。
二、化学气相沉积法化学气相沉积法是一种在高温高压条件下,通过化学反应在固体衬底表面生长石墨烯的方法。
该方法主要利用了石墨烯的化学气相反应动力学和热力学性质。
此方法包含两个主要过程,即在衬底表面通过化学反应形成石墨烯前体物质,然后通过热解、脱氢等过程形成石墨烯薄膜。
常用的衬底材料有镍、铜、铂等。
化学气相沉积法制备的石墨烯单层生产效率较高,适用于大面积制备。
三、化学剥离法化学剥离法是指利用化学方法将石墨材料分散在溶液中,并通过超声或机械力使其剥离成石墨烯单层。
最常用的化学剥离法是氧气剥离法和超声剥离法。
氧气剥离法是将石墨材料暴露在高温氧气环境下,使其氧化成氧化石墨氢化合物,然后通过酸浸取得石墨烯单层。
超声剥离法则是将石墨材料置于溶液中,通过超声波的作用使石墨材料剥离成石墨烯单层。
化学剥离法制备的石墨烯单层质量较高,但生产效率较低。
四、氧化法氧化法是一种将石墨材料通过氧化反应形成氧化石墨氢化合物,然后再通过热解、还原等过程得到石墨烯的方法。
常用的氧化剂有硝酸、高氯酸等。
氧化法制备的石墨烯质量相对较低,含有较多的杂质,但生产效率较高,适用于大规模制备。
石墨烯的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法、氧化法和还原法等。
不同的制备方法在成本、生产效率和质量等方面有所差异,适用于不同规模和需求的实验室和工业应用。
石墨烯常用制备方法
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石墨烯常用制备方法一、介绍石墨烯是一种三维结构的单原子层石墨,具有良好的电子结构,它由一层原子厚的碳原子片状堆积在一起而构成,它具有优异的机械、电子、热、光等特性,是一种多面向的多功能材料,在催化、电池、膜、紫外栅、电子、传感器等领域有着广泛应用,所以被称为21世纪的“万物之母”。
本文将介绍石墨烯常用的制备方法,以及优劣比较,并针对不同制备之间的优缺点介绍如何进行改进和优化。
二、石墨烯常用制备方法1、化学气相沉积法(CVD)化学气相沉积法是一种常用的石墨烯制备方法,它通过在石墨或其它碳基衬底上利用高温高压的情况下,将气相中的碳原子集中到衬底表面,形成单层石墨烯的过程。
其优点是制备石墨烯的过程比较简单,可以大面积地生长,以及控制厚度比较准确,而缺点主要是生长的石墨烯质量受限于基材的质量,而且存在着一定的污染和杂质。
2、电沉积法电沉积法是一种基于电化学反应过程的石墨烯制备方法,它可以将碳原子通过电化学过程沉积到衬底表面,在不影响石墨烯结构的前提下,使石墨烯的质量和性质有较大的改善。
其优点是沉积的碳原子更加纯净,热稳定性也更高,而缺点是制备石墨烯的能力可能较弱,而且制备工艺较复杂,容易受到外界影响。
3、溶剂蒸发法溶剂蒸发法是一种常用的石墨烯制备方法,它主要是将碳源(有时会加入碳纳米管或其它碳材料)溶解在合适的溶剂中,然后再将溶解物在衬底上涂布,最后在室温或加热的情况下将溶剂蒸发,形成一层石墨烯的过程。
其优点是溶剂涂布和蒸发的步骤很容易控制,可以在各种不同的基材上,大面积制备石墨烯,而缺点是溶剂可能会损坏基材表面,从而影响石墨烯的质量。
4、光刻法光刻法是一种以激光或电子束来制备石墨烯的方法,它可以将石墨的表面释放出碳原子,然后在温度和压力合适的情况下,重新自组装成石墨烯的过程。
其优点是可以在表面进行准确控制,从而实现纳米材料的高效制备;而缺点是该制备过程受到很多外界因素的影响,从而会影响其制备效率。
三、总结石墨烯常用的制备方法有CVD、电沉积法、溶剂蒸发法和光刻法等,其中CVD制备的石墨烯质量受基材质量的影响,而电沉积可以以潜在的内能最低的方式沉积出非晶状的石墨烯;溶剂蒸发法可以在各种不同基材上进行大面积的制备;光刻法能够做到准确的控制,但容易受到外部影响。
石墨烯的制备方法和应用前景
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石墨烯的制备方法和应用前景石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,具有极高的导电性、导热性、机械强度和透明度等独特的物理和化学性质,被认为是未来新一代电子器件等领域的重要材料。
本文将着重介绍石墨烯的制备方法以及在不同领域的应用前景。
一、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法和物理气相沉积法等多种方法。
1. 机械剥离法:利用胶带、硅胶等在石墨表面进行反复剥离的方法,可以得到单层石墨烯。
这种方法简单易行,但制备大面积单层石墨烯比较困难。
2. 氧化还原法:将石墨氧化生成氧化石墨,再通过还原反应得到石墨烯。
这种方法可以制备大面积单层石墨烯,但是还原反应的条件比较苛刻。
3. 化学气相沉积法:将烷基锂等化合物溶于溶剂中,将溶液转移到气氛中,通过获取负离子实现石墨烯的制备。
这种方法可以制备大面积单层石墨烯,但是杂质控制比较困难、成本也比较高。
4. 物理气相沉积法:在高温下将碳源蒸发,沉积在基底上,可以生长出较高质量的石墨烯。
但需要较高的成本和设备,不易扩大生产规模。
二、石墨烯在不同领域的应用前景目前石墨烯在电子、能源、化学、生物等领域均有着广泛的应用前景。
1. 电子领域:石墨烯具有高电导率和高移动率,可以用于纳米电子器件、柔性电子器件和传感器等领域的研究。
例如,石墨烯超晶格可以制造出极低电阻和高传导率的电路。
2. 能源领域:石墨烯可以用于制造高效能量存储和转换设备,特别是用于锂离子电池中。
石墨烯仅有一层原子,可以提高电池的能量密度和电池的充放电速率,使之更加高效、安全。
3. 化学领域:由于石墨烯表面拥有丰富的官能团,且能够与其他分子相互作用,因此有可能用于催化剂、分子筛、吸附剂等领域的研究。
4. 生物领域:石墨烯在生物医学、生物成像、生物传感和药物运输等领域都有着潜在的应用前景。
石墨烯可以在分子水平上与细胞相互作用,并有着良好的生物相容性和低毒性。
综上所述,无论是石墨烯的制备方法还是在不同领域的应用前景,都是研究热点。
论石墨烯的制备方法
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论石墨烯的制备方法石墨烯是由碳原子构成的一种二维晶格结构的物质,具有非常特殊的物理和化学性质。
自从2004年Novoselov等科学家首次成功地从石墨中分离出石墨烯以来,人们对石墨烯的研究逐渐增多,并发现了它在电子学、光学、生物医药等多个领域的潜在应用价值。
石墨烯的制备方法是研究人员关注的重点之一,本文将介绍一些常用的石墨烯制备方法及其优缺点。
1. 机械剥离法机械剥离法是最早被用来制备石墨烯的方法之一。
这种方法是通过用胶带粘取石墨晶体表面的碳原子层来制备石墨烯。
首先,将石墨单晶(现经常采用的石墨片)与粘合胶带接触并撕开,然后将剥离的胶带贴在硅衬底上,在去除胶带之后,石墨烯晶片滞留在硅衬底上。
机械剥离法的优点是操作简单,不需要复杂的设备,但缺点是低产量和低纯度。
2. 热解法热解法是一种利用化学气相沉积技术制备石墨烯的方法。
在热解法中,石墨晶体被加热至高温,然后通过化学气相沉积的方法,将其转化为石墨烯。
这种方法可以获得较大面积、高质量的石墨烯,但需要高温反应和高成本的反应装置。
3. 化学气相沉积法(CVD)化学气相沉积法是一种通过气态反应在衬底表面生长石墨烯的方法。
在CVD过程中,将金属蒸汽(如镍或铜)和甲烷气体送入反应室,金属蒸汽先在衬底表面形成成核点,然后甲烷气体在这些成核点上发生热解反应产生石墨烯。
CVD法能够制备大面积、高质量的石墨烯,是目前最为广泛应用的制备方法之一。
4. 氧化石墨烯还原法氧化石墨烯还原法是通过将氧化石墨烯还原为石墨烯的方法。
氧化石墨烯是一种将石墨烯氧化产生的产物,它的制备方法相对简单,可以采用Hummers法或Brodie法将石墨氧化。
然后,通过还原剂(如还原型烷基锂化合物、还原型到渗透性有机分子或水溶液形式的还原剂等)将氧化石墨烯还原为石墨烯。
这种方法能够通过氧化石墨烯生产大规模的石墨烯,但是还原后的石墨烯质量和电学性能较差。
液相剥离法是通过化学剥离来制备石墨烯。
将石墨粉末与一些表面活性剂如DBP溶解在有机溶剂中形成混合液,然后利用机械剥离的方法将石墨分散在溶剂中。
石墨烯的制备研究进展
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石墨烯的制备研究进展一、本文概述石墨烯,一种由单层碳原子紧密排列形成的二维晶体材料,自2004年被科学家首次成功制备以来,凭借其独特的物理和化学性质,引起了全球科研人员的广泛关注。
石墨烯具有优异的导电性、超高的热导率、强大的力学性能和独特的量子霍尔效应等特点,使得其在新能源、电子信息、生物医学等多个领域展现出巨大的应用潜力。
然而,石墨烯的制备技术一直是制约其大规模应用的关键因素。
因此,本文旨在全面综述石墨烯的制备研究进展,分析各种制备方法的优缺点,展望未来的发展趋势,以期为推动石墨烯的产业化进程提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了石墨烯的基本结构和性质,为后续制备方法的讨论奠定基础。
接着,详细阐述了石墨烯的主要制备方法,包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、碳化硅外延生长法等,并对每种方法的原理、操作步骤和所得石墨烯的质量进行了深入剖析。
本文还讨论了石墨烯制备过程中的关键问题,如如何控制石墨烯的层数、尺寸和形貌,如何提高石墨烯的产率和纯度等。
在综合分析各种制备方法的基础上,本文探讨了石墨烯制备技术的发展趋势,包括制备方法的创新、生产成本的降低、大规模制备技术的实现等。
本文也指出了石墨烯制备领域面临的挑战,如如何进一步提高石墨烯的性能、如何实现石墨烯的可控制备等。
本文总结了石墨烯制备研究的最新进展,展望了石墨烯在未来各个领域的应用前景,以期激发更多科研人员投身于石墨烯制备技术的研发和创新,推动石墨烯产业的快速发展。
二、石墨烯的制备方法概览石墨烯,作为一种新兴的二维纳米材料,因其独特的电学、热学和力学性能,吸引了全球科研人员的广泛关注。
其制备方法多样,涵盖了物理法、化学法以及生物法等多种手段。
物理法主要包括机械剥离法、外延生长法和化学气相沉积法。
机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法,其通过利用胶带对石墨进行反复剥离,得到单层或多层的石墨烯。
外延生长法则是在单晶衬底上通过高温热解碳化硅得到石墨烯。
石墨烯研究报告范文
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石墨烯研究报告范文一、引言石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维晶体材料,具有极高的强度、导电性和热导性等优异特性,因此在材料科学领域备受关注。
本报告旨在综述石墨烯的研究进展,并探讨其在电子学、光电子学、能源储存等方面的应用前景。
二、石墨烯的制备方法目前主要的石墨烯制备方法包括机械剥离、化学气相沉积和化学还原等。
机械剥离是最早发现的制备方法,通过用胶带从石墨材料上剥离,获得单层石墨烯。
化学气相沉积则是通过在金属衬底上加热石墨材料,使其分解并在金属表面生长成薄层石墨烯。
而化学还原法是通过将氧化石墨烯还原得到石墨烯。
不同的制备方法适用于不同应用场景,因此合理选择制备方法是石墨烯研究的重要一环。
三、石墨烯的电子学应用由于石墨烯具有优异的电导率和载流子迁移率,因此在电子学领域有着广泛的应用前景。
石墨烯晶体管可以用于替代传统的硅晶体管,在集成电路制造中具有更小的尺寸和更高的性能。
此外,石墨烯还可以用于制备柔性电子器件,通过将石墨烯薄膜与其他材料结合,制备可弯曲和可拉伸的电子产品,从而满足当前对柔性电子器件的需求。
四、石墨烯的光电子学应用石墨烯具有宽广的光学吸收范围和极高的吸收系数,因此在光电子学领域具有广泛的应用潜力。
将石墨烯作为太阳能电池的电子传输载流子材料,可以提高太阳能电池的效率。
此外,石墨烯还可以用于制备光电探测器和光调制器等光电器件,具有高速响应和宽频响特性,有望应用于光通信和光子计算等领域。
五、石墨烯的能源储存应用石墨烯在能源储存领域的应用也备受关注。
由于其高表面积和良好的电导率,可以用于制备超级电容器和锂离子电池等储能设备。
石墨烯超级电容器具有高能量密度和长循环寿命等优点,可用于电动汽车、电子设备等领域。
而石墨烯作为锂离子电池的负极材料,可以提高电池的容量和循环寿命,有望在能源储存领域产生重大突破。
六、结论石墨烯作为一种新兴的二维晶体材料,具有优异的物理和化学特性,广泛应用于电子学、光电子学和能源储存等领域。
石墨烯制备技术的研究现状和应用
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石墨烯制备技术的研究现状和应用石墨烯是近年来发现的一种全新的二维材料,以其独特的结构和性质引起了广泛关注和研究。
石墨烯由单层的碳原子组成,具有高度的电子导电性、热导性、机械强度和化学稳定性,被认为是未来材料科学领域的重要突破口。
石墨烯的制备技术是研究者们最为关心的问题之一,本文将介绍石墨烯制备技术的研究现状和应用。
石墨烯的制备技术主要分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法、等离子体增强化学气相沉积法和电化学法等。
机械剥离法是最早的制备石墨烯的方法之一,其原理是用胶带等简单的方法将石墨表面的石墨烯层剥离,由于其制备技术简单,常用于一些小量制备的实验室研究中。
但是,其存在的缺陷之一是无法控制单层石墨烯数量和尺寸,因此在大范围应用上有很大的局限性。
化学气相沉积法是一种基于金属表面催化剂的制备方法,通过在金属表面沉积碳原子的方式合成石墨烯。
该方法具有高度的可控性,可以控制石墨烯的数量、尺寸和品质,但是需要高昂的实验设备和复杂的实验操作流程,对实验人员的操作技能和经验要求较高。
化学还原法是将石墨烯氧化制备氧化石墨烯,再通过还原反应还原制备石墨烯的方法。
化学还原法的优点是简单易行、石墨烯质量较高,但其缺点是存在产物纯度较低,制备过程中可能由于还原不彻底产生致密的点阵缺陷等问题。
等离子体增强化学气相沉积法是将化学气相沉积法和等离子体技术相结合的一种新型石墨烯制备技术,可以在几乎所有的基底上制备石墨烯,并且可以有效地控制石墨烯的生长速度和晶粒大小。
但是该方法仍存在改进和优化的空间,需要进一步研究和发展。
电化学法是在电解液中通过电解提供模板,通过模板上的碳原子自组装形成石墨烯。
电化学法制备石墨烯的优点是制备过程可重复性较好,并且可以控制石墨烯的厚度和形状。
但是该方法仍存在制备周期长,质量控制难度大等问题。
石墨烯的应用已经涉及到了许多领域,如电子学、光学、化学、生物医学、能源等等。
石墨烯在电子学领域的应用表现出了其出色的性能,可以用于制造半导体器件、光电探测器、晶体管和透明导电膜等电子元器件。
石墨烯制备方法
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石墨烯制备方法石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料,具有优异的导电性、热导性和机械性能,被认为是未来材料科学领域的重要研究对象。
石墨烯的制备方法多种多样,下面将介绍几种常见的制备方法。
化学气相沉积法(CVD)。
化学气相沉积法是目前制备石墨烯最常用的方法之一。
其制备过程是在金属衬底上,通过加热挥发源产生的气态碳源(如甲烷、乙烯等)与载气(如氢气)在高温下反应,使得碳原子在金属表面沉积形成石墨烯。
CVD法制备的石墨烯具有较高的结晶度和较大的尺寸,适合用于大面积石墨烯的制备。
机械剥离法。
机械剥离法是一种通过机械剥离石墨烯单层的方法。
其制备过程是利用胶带或者刮刀等工具,将石墨晶体不断剥离,直至得到单层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯单层质量较好,但是产率较低,适合于小规模实验室制备。
化学剥离法。
化学剥离法是利用化学剥离剂将石墨晶体表面的原子层一层一层地剥离,直至得到单层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯单层质量较好,且可以实现大规模制备,但是对剥离剂的选择和使用条件要求较高。
氧化还原法。
氧化还原法是一种通过氧化石墨后再还原得到石墨烯的方法。
其制备过程是先将石墨氧化形成氧化石墨,再通过还原剂(如高温、化学还原剂等)将氧化石墨还原为石墨烯。
这种方法制备的石墨烯单层质量较好,且可以实现大规模制备,但是制备过程中需要严格控制氧化和还原的条件。
化学氧化剥离法。
化学氧化剥离法是一种通过将石墨氧化后再进行化学剥离得到石墨烯的方法。
其制备过程是先将石墨氧化形成氧化石墨,再通过化学剥离剂将氧化石墨一层一层地剥离,直至得到单层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯单层质量较好,且可以实现大规模制备,但是对氧化和剥离剂的选择和使用条件要求较高。
总结。
以上介绍了几种常见的石墨烯制备方法,每种方法都有其特点和适用范围,科研工作者可以根据实际需要选择合适的制备方法。
随着石墨烯制备技术的不断发展,相信未来会有更多更高效的制备方法出现,推动石墨烯在材料科学领域的广泛应用。
石墨烯材料的制备工艺及性能研究
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石墨烯材料的制备工艺及性能研究一、引言石墨烯是一种单层碳原子结构的材料,由于其出色的性能,被誉为材料科学领域的“黑马”。
石墨烯具有良好的导电性、高热稳定性、高机械强度、极大比表面积等特性,被广泛应用于电子器件、材料科学、生物医学和能源领域等。
本文将介绍石墨烯的制备工艺及性能研究。
二、石墨烯的制备工艺目前,石墨烯的制备工艺主要分为机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法、热解法等。
下面将对几种典型的制备方法进行详细介绍。
1.机械剥离法机械剥离法是最早发现的一种石墨烯制备方法。
其基本原理是通过石墨片的机械剥离,得到单层石墨烯。
机械剥离法具有简单易行、无污染等优点,但难以实现大面积制备,且石墨片的拆离工具和过程会在程度上影响石墨烯的性能。
2.氧化还原法氧化还原法是一种常用的制备石墨烯的方法。
首先在石墨片上表面氧化,然后通过还原处理,去除氧化物,形成单层石墨烯。
其优点是可以实现大面积制备石墨烯,但还原过程中可能残留有化学物质,影响石墨烯的质量。
3.化学气相沉积法化学气相沉积法是一种制备大面积单层石墨烯的方法。
制备过程中,通过在金属衬底上沉积石墨烯,再通过去除衬底,得到石墨烯膜。
该方法可以制备大面积高质量的石墨烯,但制备过程中要考虑金属衬底对石墨烯性能的影响。
4.热解法热解法是一种可扩展的生产石墨烯的方法。
在该方法中,可以通过简单的化学处理后,将固体、气体或液体中的含碳或含光热稳定原材料加热,制备高质量的石墨烯。
该方法具有低成本、适合大规模生产等优点,但加工温度高容易使石墨烯受到不良影响。
三、石墨烯的性能研究石墨烯具有良好的导电性、高热稳定性、高机械强度、极大比表面积等特性,这些特性决定了石墨烯在不同领域的应用前景。
1.导电性石墨烯具有较高的导电性,其电子迁移率高达10,000 cm2/Vs,可以指望发展新型高性能电子器件。
例如,用石墨烯来替代现有半导体领域中的硅材料,可以大大提高电子器件的性能和功率密度。
石墨烯制备方法
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石墨烯制备方法石墨烯是由碳原子层层叠加成的二维单层晶体结构,具有优异的导电、热传导、机械强度等性质,引起了广泛的研究兴趣和应用前景。
本文将介绍十种常见的石墨烯制备方法,并对其具体原理、优缺点、适用范围等方面进行详细描述。
1. 机械剥离法机械剥离法是最早被用于制备石墨烯的方法之一。
其基本原理是利用粘性较小的胶带或其它材料粘取石墨材料,通过不断剥离得到具有单层结构的石墨烯。
该方法操作简单,无需复杂的仪器设备,但其制备的单层石墨烯规模较小,不利于大规模应用。
2. 化学剥离法化学剥离法是利用氧化剂将多层石墨氧化成石墨烯氧化物,再通过还原剂将其还原成石墨烯的方法。
此方法实现了石墨烯的大规模制备,但其过程中需要使用腐蚀性氧化剂和还原剂,对环境及操作人员都有一定的危害。
3. CVD法化学气相沉积(CVD)法是目前最为常用的石墨烯制备方法之一。
其原理是在铜、镍等金属基底表面上通过热解碳源气体,使其在金属表面上形成石墨烯。
该法的优点是可实现大面积石墨烯制备,操作相对简单,但需要高温反应,生产成本相对较高。
4. 红外激光还原法红外激光还原法是通过用红外激光照射氧化石墨烯氧化物,使其还原成石墨烯的方法。
该方法可以在常温下进行,不需要高温反应,具有高效、快速的优点。
该方法难以控制石墨烯的尺寸和形态,需要对反应中氧化剂等物质进行处理。
5. 化学气相沉积-石墨烯转移法化学气相沉积-石墨烯转移法是将通过CVD法制备的石墨烯在聚丙烯酰胺凝胶表面进行生长,再将其转移到其它基底表面的方法。
该方法可以实现制备大规模、高质量的石墨烯,但转移过程中容易产生褶皱、损伤等问题。
6. 氧化还原法氧化还原法是通过对石墨进行氧化处理,形成氧化石墨烯,再通过还原剂还原成石墨烯的方法。
该方法可以制备大面积石墨烯,但氧化过程可能影响石墨烯的性质。
7. 液相剥离法液相剥离法是利用毛细现象将石墨材料悬浮于溶液中,通过范德华力将单层石墨烯从基底上剥离的方法。
石墨烯的制备及其应用
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石墨烯的制备及其应用石墨烯是一种单层的碳原子晶体,具有颠覆性的科技应用前景。
由于石墨烯具有极高的导电、导热性能及优异的力学性能,因此被广泛研究。
本文将介绍石墨烯的制备方法以及其在电子、机械、化学等领域的应用。
一、石墨烯的制备方法1. 机械剥离法:利用氧气等物理和化学剥离方式在石墨烯的表面使其自然剥离。
这种剥离方法简便易行,但是制备的石墨烯质量较低。
2. 化学气相沉积法:将甲烷等含碳气体通入高温下的石墨基底上,使其碳原子从气体中沉积在基底上,最终得到石墨烯。
该方法的制备质量较高,但实验条件复杂。
3. 化学还原法:利用还原剂还原氧化的氧化石墨烯,实现对石墨烯的制备。
该方法简单易行,但还原过程中易出现杂质的情况。
以上三种制备石墨烯的方法各具特点,研究者可以根据具体应用场景和制备要求选择相应的方法。
二、石墨烯的应用1. 电子领域:由于石墨烯对电子的传输特性很好,因此石墨烯可以作为电子器件的材料使用。
例如,石墨烯场效应晶体管可以用来构建微型高性能晶体管集成电路等微型电子器件。
2. 机械领域:石墨烯具有优异的力学性能,强度高,抗拉强度高达130GPa,可以作为高性能复合材料的增强材料。
例如,石墨烯可以与聚合物制作成复合材料,用于轮胎、飞机、汽车的外壳等领域。
3. 化学领域:石墨烯具有高表面积和良好的分子吸附性能,因此被广泛用于分离和催化反应等领域。
例如,石墨烯可以用作催化剂,在化学反应过程中发挥催化作用,促进反应的进行。
总之,石墨烯的制备和应用一直是研究人员关注的热点问题。
随着技术的不断发展和创新,石墨烯的制备方法越来越简单,制备质量也越来越好,其应用领域也在不断拓展。
相信在未来,石墨烯会在各个领域发挥越来越大的作用,为人类的生活带来更多的福利。
石墨烯的制备方法及其应用
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石墨烯的制备方法及其应用石墨烯是一种新型材料,具有非常的热门和广泛的应用前景。
石墨烯又称为“二维碳晶体”,可以看做是由碳原子构成的一层石墨结构,它的薄度只有一个碳原子的厚度,是其他材料的1/200。
石墨烯的制备方法石墨烯是由碳原子构成的,由此可知,石墨烯的制备与碳原子体系有关。
目前,主要的石墨烯制备方法分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学液相沉积法、电子束爆破法、等离子体剥离法等。
1、机械剥离法机械剥离法是一种简单易行的方法,是通过将石墨烯的上下层分离,从而制得石墨烯。
这种方法的难点在于如何制备纯度高的石墨烯,这主要取决于原材料的纯度和剥离的工艺。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是一种制备高质量、大面积的石墨烯的有力方法。
该方法是通过在高温下将金属铜薄膜加热,从而使其分解为原子状态,然后和二甲苯分子作用,形成类似六角形的石墨烯芯片,最后在氢气气氛中去除残留的有机物质得到单层石墨烯薄膜。
3、化学液相沉积法化学液相沉积法是一种制备高质量多层石墨烯的方法,是将硫酸和氧化剂混合,使其能够将石墨直接氧化,并形成含有石墨烯厚度的氧化石墨烯,在这个氧化石墨烯表面上进行还原反应,最终得到多层石墨烯薄膜。
石墨烯的应用石墨烯具有良好的导电性、热导率和机械性能,因此被广泛应用于电子学、传感器、生物医学、纳米技术、复合材料等领域。
1、电子学领域石墨烯具有极高的电导率和宽带特性,是制备新型电子器件的有力材料。
基于石墨烯的电子器件有逻辑门、场效应管、薄膜晶体管等。
石墨烯光伏材料的接触特性和光电学性能也被广泛研究。
2、传感器领域石墨烯具有优异的传感特性,可以用于气体、液体、化学品等的传感器。
石墨烯敏感层的精密控制和多层/纳米结构的设计可以大幅提高传感器的灵敏度和反应时间。
这一领域的研究为新型纳米传感器的开发提供了新思路与技术支持。
3、生物医学领域石墨烯还被广泛地应用于药物传递、癌症治疗、细胞成像等生物医学方面。
石墨烯纳米材料对生物分子/细胞的吸附、静电、化学反应等特性表现出优秀的性能,可被用于实现靶向药物传递等。
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石墨烯制备方法研究
具有优良的力学、电学、热学及电子学性质的石墨烯,近些年来成为研究的热点。
简单介绍了石墨烯制备的主要方法,包括微机械分离法、化学插层法、加热SiC法及气相沉积法。
标签:石墨烯;制备方法
0 引言
自2004年Novoselov,K. S.等使用微机械剥离法从高定向热解石墨上剥离观测到石墨烯以来,碳元素同素异形体又增加了新的一员,其独特的性能和优良的性质引起了研究人员的极大关注,掀起了一波石墨烯的研究高潮。
石墨烯又称单层石墨,是只有一个C原子层厚度的石墨,是构建其他碳质材料的结构单元。
通过SP2杂化成键,碳原子与周围三个碳原子以C-C单键相连,同时每个碳原子中未成键的一个π电子形成与平面垂直的π轨道。
结构决定性质,石墨烯具有强度很大的C-C键,因此其具有极高的强度(其强度为130GPa,而无缺陷的石墨烯结构的断裂强度是42N/m)。
而其可自由移动的π电子又赋予了石墨烯超强的导电性(石墨烯中电子的典型传导速率为8×105m/s)。
同时,石墨烯还具有一系列奇特的电子特性,如反常的量子霍尔效应,零带隙的半导体以及电子在单层石墨片层内的定域化现象等。
规模化制备大批量石墨烯是石墨烯材料应用的第一步,已成为当前研究的重点。
按照石墨烯的制备途径,可以将其制备方法分为两类:自上而下制备以及自下而上制备。
顾名思义,简单地说自上而下途径是从石墨中获得石墨烯的方法,主要依靠物理过程处理石墨使其分层来得到石墨烯。
自下而上途径是从碳的化合物中断裂化学键生长石墨烯的方法,主要依靠加热等手段使含碳化合物分解从而生长石墨烯。
1 自上而下制备石墨烯途径
自上而下途径是从石墨出发(又可称之为石墨途径),用物理手段如机械力、超声波、热应力等破坏石墨层与层之间的范德华力来制备单层石墨的方法。
根据石墨处理方法的不同,又可细分为机械剥离法和化学插层法。
前者是直接使用机械方法将石墨分层来获得石墨烯的方法。
后者则是将石墨先用化学插层剂处理转换为容易分层的形式如石墨插层化合物,然后再对其处理来获得石墨烯。
这类方法的优点是原料来源广泛,制备操作较为简单,制备一般不需高温,对设备要求不是很高,但是这类方法是通过石墨分层得到的,得到的单层石墨混在石墨片层中,其分离比较困难,而且生成的石墨烯尺寸不可控。
1.1 机械剥离法
机械剥离法是制备石墨烯最早的方法,也是最简单的方法,很多石墨烯的独特性质的观测都是通过这种方法得到的。
研究人员通常是先使用光刻胶将石墨晶体固定在玻璃衬底上,然后使用透明胶带来反复进行剥离,再通过使用有机溶剂中来除去基底上的胶带从而获得石墨烯悬浮液,最后使用SiO2/Si片层基底来吸附悬浮液中的石墨烯,从而得到石墨烯。
机械剥离法简便易行,制得的石墨烯质量高,但是其产量比较低,仅仅可以满足实验室研究需要。
1.2 化学插层法
化学插层法的原理是通过在石墨层与层之间插入一些分子、离子、原子基团,从而加大石墨的层间距,削弱其层与层之间的范德华力,然后再剥离石墨层间化合物来制备石墨烯。
Mohammad Choucair将石墨碳与碱金属钠混合加入到乙醇中,通过溶剂热220℃反应72小时,然后超声波分离得到比表面积为612 m2/g 的单层石墨烯。
氧化石墨法是大规模合成石墨烯的战略起点,其原料来源广泛,处理过程简单,产量高,而制备的石墨烯也便于下一步的官能团化和化学改性,从而为功能化石墨烯复合材料的制备提供了可行性。
先通过在溶液中使用强酸及强氧化剂插层,制备出氧化石墨,氧化石墨可以看做是亲水性的石墨插层化合物,其层与层之间的间距比较大。
然后经过超声分散或者热膨胀的过程将其剥离,从而得到单层/多层石墨烯氧化物,根据需要来通过加入表面活性剂、有机异氰酸酯等方法来化学改性,最后经过还原过程得到石墨烯。
常用的氧化方法包括Brodie法,Staudenmaierand法,Hummers法,氧原子的引入破坏了石墨的共轭结构,使其失去了导电性,通过化学还原可以使其重新获得导电性。
目前的还原方法包括氢气气相还原以及肼、NaBH4还原剂液相还原。
总之,利用氧化石墨制备单层石墨烯,由于其过程简单易规模化,能耗小,同时便于化学改性来制备功能化石墨烯复合材料,是一种很有前途的方法。
如何避免石墨烯薄片不可逆凝聚以及提高制备出的石墨烯的质量是下一步研究的重点。
2 自下而上制备石墨烯途径
自下而上途径是从碳的化合物中出发(又可称之为碳原子途径),通过加热、电子轰击等手段破坏含碳化合物的化学键,在基底上生长石墨烯的方法。
根据原料及碳原子来源不同,又可以将其分为:加热SiC法和化学气相沉积生长法(CVD)。
前者是将SiC单晶高温或者电子轰击热解脱除去硅,从而得到石墨烯薄片。
后者通常是将气态含碳化合物通入反应容器,在金属或者非金属基底上通过加热、微波等手段,分解碳化合物,来获得石墨烯。
这两种方法都是工业上比较成熟的方法,便于改装及规模化生产。
2.1 加热SiC法
加热SiC的方法一般是将将经过表面处理的单晶SiC晶体置于高真空条件下,通过高温或者电子轰击的方法使硅原子升华,从而生成单层/少数层石墨烯片层。
Huang H.等通过控制加热温度制备出了1到3层的石墨烯,并提出了SiC 晶体生长石墨烯的顶部生长机理。
SiC衬底上热分解的方法,因为其低产量,使用超高温超高真空条件以及单晶SiC基底所带来的高成本,需要惰性气氛和精密的仪器,需要进一步研究改进。
2.2 化学气相沉积法
化学气相沉积法(CVD)是工业化大规模制备半导体薄膜材料的方法,是另一条规模化制备石墨烯的路线。
这种方法将碳源气体(液体喷雾后用载气带入)通入反应器中,在催化剂的作用下直接在基底上生长石墨烯。
常见的常用的催化剂包括有过渡金属Ni,Cu和Co及铂系金属Ir、Ru等。
Li Xuesong等人使用甲烷做碳源,在25微米的铜箔沉积生长石墨烯,得到具有低D峰强度的单层石墨烯。
通过使用碳同位素追踪技术发现石墨烯的生长是表面驱动反应,碳源分解得到的C原子先在催化剂表面成核,再生长覆盖在整个催化剂表面。
化学气相沉积法可以得到质量高、面积大、层数为单层或者少数层的石墨烯,通过碳源气体的选择、催化剂的选择以及反应温度等条件可以对石墨烯的生长进行调控,而且其工艺比较成熟的,可以大规模化生产,在需要高质量石墨烯的领域发挥重要作用。
3 前景展望
石墨烯优良的性质决定了其广泛的研究和应用价值,可以作为物理学研究平台,应用于储能材料、复合材料、储氢材料、薄膜材料等领域。
降低制备石墨烯的成本,提高石墨烯的质量,使之能大规模运用,必将成为今后一段时间研究的热点。
参考文献
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