石墨烯纳米带的研究进展

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石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯复合材料的制备及应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构、优异的物理和化学性能，在复合材料领域引起了广泛的关注。

石墨烯复合材料结合了石墨烯和其他材料的优点，使得这种新型复合材料在力学、电学、热学等方面表现出色，因此具有广阔的应用前景。

本文旨在综述石墨烯复合材料的制备方法、性能特点以及在不同领域的应用研究进展，以期为石墨烯复合材料的进一步研究和实际应用提供理论支持和参考。

本文将首先介绍石墨烯及其复合材料的基本概念和特性，然后重点综述石墨烯复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位合成法、熔融共混法等。

接着，文章将探讨石墨烯复合材料在能源、电子、生物医学、航空航天等领域的应用研究进展，分析其在提高材料性能、降低成本、推动相关产业发展等方面的重要作用。

本文还将对石墨烯复合材料未来的研究方向和应用前景进行展望，以期推动这一领域的持续发展和创新。

二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优点和适用范围。

以下是几种主要的制备方法：溶液混合法：这是最简单且最常用的方法之一。

首先将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后通过搅拌或超声处理使其均匀分散。

接着，将所需的基体材料（如金属氧化物、聚合物等）加入溶液中，通过搅拌或热处理使石墨烯与基体材料充分混合。

通过过滤、干燥等步骤得到石墨烯复合材料。

这种方法操作简便，但石墨烯在溶剂中的分散性和稳定性是关键因素。

原位生长法：这种方法通常在高温或特定气氛下进行，利用石墨烯与基体材料之间的化学反应，使石墨烯在基体材料表面或内部原位生长。

例如，通过化学气相沉积（CVD）或热解等方法，在金属氧化物或聚合物表面生长石墨烯。

这种方法可以得到石墨烯与基体材料结合紧密、性能优异的复合材料，但操作过程较复杂，且需要特殊的设备。

熔融共混法：对于高温稳定的基体材料，如金属或某些聚合物，可以采用熔融共混法制备石墨烯复合材料。

石墨烯材料研究进展

《材料化学工程导论》报告班级学号：1001100425姓名：王卓历指导教师：日期：2013.12.23南京工业大学化学工程与工艺专业石墨烯材料研究进展及应用前景摘要：石墨烯又称单层石墨,是一种新发现的二维材料,厚度只有一个碳原子厚度。

它是目前世上最薄却也最坚硬的纳米材料,几乎是完全透明的,只吸收 2.3%的光,导热系数高达5300 W/mk,高于金刚石和碳纳米管,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/Vs,也比碳纳米管和硅晶体高,是目前世界上电阻率最小的材料。

因电阻率极低,光透过率也较好,因此适合制作透明触控屏幕、透明电极等。

本论文首先总结了石墨烯的制备方法和表征性质及手段,然后针对石墨烯作为透明电极的可能性进行了探讨,最后基于石墨烯和碳纳米管性质的相似性,对两种不同工艺制备的石墨烯的场发射性质及电学性质进行了对比研究,表明石墨烯是一种具有潜在的场发射应用价值的新型材料。

石墨烯具有非凡的物理及电学性质，如高比表面积、高导电性、高机械强度、易于修饰及大规模生产等。

2004年石墨烯的成功剥离，使石墨烯成为形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料，其产品研发和应用目前正在全球范围内急剧增加。

本文通过对石墨烯的特性、制备和应用现状几方面进行了综述。

关键词：石墨烯制备应用进展石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳（即碳以双键相连或连接其他原子）的基本结构单元，如图1所示。

石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，并发现了石墨烯载流子的相对论粒子特性，才引发石墨烯研究热。

这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，人们发现，将石墨烯引入工业化生产的领域已为时不远了[1]。

石墨烯的研究与应用综述、产业现状

石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。

石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。

石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。

良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。

极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。

超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。

超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。

石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。

二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。

机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。

微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

石墨烯研究报告

石墨烯研究报告石墨烯是一种由碳原子薄层构成的材料，具有许多独特的物理和化学性质，使其在电子学、电磁学、力学和光学领域中展现出重要的应用前景。

近年来，石墨烯的研究迅速发展，在各个领域中都取得了重要的成果和突破。

一、最新石墨烯研究成果1.提高石墨烯量子化合成效率的新方法石墨烯量子化合成是一种利用金属催化剂在气相中将碳原子聚集成石墨烯的方法。

由于石墨烯的高表面能和化学惰性，使其在制备过程中难以控制，从而导致反应产物不确定、量子化合成效率低下等问题。

为了解决这个问题，研究人员提出了一种新的方法——在反应过程中加入适量的乙烯，可以有效提高石墨烯的量子化合成效率。

根据发表在ACS Nano上的最新研究论文，使用这种新方法制备的石墨烯，结晶度更高、结构更完整，并具有更好的导电性能和可控性。

2.石墨烯在DNA纳米电子学中的应用DNA纳米电子学是一种与基因组学、纳米技术和电子学相关的交叉学科领域。

最近，研究人员发现，石墨烯可以用于制备DNA纳米电子学中的电极、传感器和探针等。

这是因为石墨烯具有高度可调控的电导性和相对稳定的生物相容性。

关于这一点，Research Fellow Krishnan Shrikanth博士在接受媒体采访时表示，“我们的研究解决了DNA转录的可控和准确性问题，同时也展现出石墨烯在基因测序、基因诊断和纳米药物递送中的潜力。

”3.利用石墨烯改善水氧化还原反应效率的新途径水氧化还原反应是一种非常重要的电化学反应，具有广泛的应用领域，如能源、环境和化学生产等。

由于石墨烯具有高表面积、良好的电化学特性和生物相容性等独特性质，近年来被广泛应用于水氧化还原反应中。

最近，研究人员发现，通过控制石墨烯与金属离子的相互作用，可以实现更高效的水氧化还原反应。

这种新途径将在开发新型电化学催化剂和改进电池和燃料电池等重要应用方面具有重要的作用。

二、石墨烯的应用前景石墨烯在电子学、电磁学、力学和光学领域中具有重要的应用前景，其中一些可能打破传统技术的局限。

石墨烯的研究进展

石墨烯的研究进展刘乐浩，李铁虎，赵廷凯，王大为(西北工业大学材料科学与工程学院，西安710072)摘要石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。

全面综述了近几年来石墨烯的制备方法，洋细讨论了微机械剥离法、化学剥离法、化学合成法、外延生长法、电弧法、化学气相沉积法的优缺点，并针对制备方法存在的产量低、结构不稳定、高污染等问题，提出了一些大规模可控制备高质量石墨烯的建议。

还结合石墨烯的结构和特性，概括了石墨烯在复合材料、微电子、光学、能源、生物医学等领域的应用进展，并展望了其主要研究方向和发展趋势。

关键词石墨烯制备方法应用中图分类号：〇613. 71 文献标识码：Research Progress on GrapheneLIU Lehao，LI Tiehu，ZHAO Tingkai，WANG Dawei (School of Materials Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi，an 710072)Abstract As an allotrope of carbon，graphene has become a research hotspot due to its unique two-dimensional structure and excellent mechanical，electrical，optical and thermal properties. Synthesis of graphene via different approaches ，such as micro mechanical stripping， chemical stripping， chemical synthesis， epitaxial growth， arc dis- charge，and chemical vapor deposition， are discussed in detail， and strategies for producing homogeneous graphene with improved yield and structural stability while limiting its pollution are proposed. Also application progress of gre- phene in polymer composites，micro electronics， optics， energy and biomedicine are summarized， and the main research direction and development trend are imagined.Key words graphene，preparation methods，applicationo引言富勒烯[1]和碳纳米管[2]已经成为碳材料研究的热点，而在2004年，Geim等[3]又发现了碳的又一同素异形体——石墨烯（Graphene)。

石墨烯的应用现状及发展

石墨烯的应用现状及发展1. 引言1.1 石墨烯介绍石墨烯，是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，呈现出单层厚度的特性。

它具有许多惊人的特性，如极高的导电性、热导性和机械强度，使其被誉为“21世纪的黑金”。

石墨烯的碳原子排列形成了六角形的晶格结构，使其具有出色的导电性和导热性。

石墨烯还具有极高的强度和柔韧性，是一种非常轻巧而且坚韧的材料。

石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的研究团队首次成功剥离出石墨烯单层，并证明了它的存在。

这项突破性的发现为石墨烯的研究开辟了新的领域，吸引了全球各地的科学家、工程师和企业家的关注和投入。

自此以后，石墨烯在各个领域的应用潜力被不断挖掘和发掘，成为科技领域的热点之一。

1.2 石墨烯的发现石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，厚度仅为一纳米，是迄今为止发现的最薄、最坚固、最导电的材料之一。

石墨烯最早是由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫于2004年成功分离出来。

他们是通过用胶带将石墨片一层一层地剥离，最终得到了单层厚度的石墨烯。

这项突破性的发现为石墨烯的研究开辟了新的篇章，也为后续的研究奠定了基础。

石墨烯的发现引起了全世界科研人员的广泛关注和研究热情，在材料科学、物理学、化学等领域掀起了一股研究热潮。

石墨烯的特殊结构和优异性能使其具有广阔的应用前景，在电子、光电、生物医学、材料等领域都有潜在的应用价值。

随着科技的不断进步和创新，石墨烯的潜力也将不断被挖掘和拓展，相信石墨烯将在未来发展中展现出更加广阔的前景。

2. 正文2.1 石墨烯在电子领域的应用石墨烯在晶体管、场效应晶体管（FET）和集成电路等方面展现出强大的潜力。

石墨烯晶体管可以实现更高的开关速度和更低的功耗，进一步推动晶体管技术的发展。

石墨烯的柔性和透明性也为柔性电子器件的制备提供了新的可能性。

石墨烯还可以用于制备高频率的微波器件、传感器和光电探测器等。

锯齿型石墨烯纳米带的第一原理研究

不同宽度锯齿型石墨烯纳米带的第一原理研究摘要：本文采用第一原理密度泛函理论，研究了不同宽度边缘饱和(氢原子)一维石墨片纳米带的电学性质。

研究表明：对于所有宽度锯齿型纳米带，其几何结构和电子结构与碳纳米带的宽度密切相关。

这为揭示纳米带尺寸效应提供了一条切实可行的道路。

关键词：密度泛函理论；石墨烯纳米带；电子结构一引言自2004年英国曼彻斯特大学的Geim等人成功制备出石墨烯以来。

人们才获得了真正意义上的二维形式的碳（graphene），石墨烯的研究热潮由此宣告开始，成为目前材料研究领域最前沿课题之一[1,6]。

石墨烯是指单层碳原子密堆排列成二维（2D）正六边形蜂窝状点阵所形成的材料，它是构成石墨的基本单元。

GNR在微电子器件的实际制造过程中更具有使用价值和研究意义。

英国Geim小组制作成由GNR组成的电路系统，发现GNR显示出很强的双极电场效应；日本Tada和Watanabe采用含时密度泛函计算了GNR的场发射，发现场发射电流的主要贡献来自于清洁的GNR边缘悬挂键。

清华大学的Huang等人[7]就通过在锯齿型石墨烯纳米带边界掺杂N或B原子的研究，发现通过在锯齿型石墨烯纳米带边界进行有选择的掺杂，可以构建出包含从金属到半导体再到金属转变同质结的场效应晶体管。

虽然从严格意义上来讲，石墨烯应该是二维无限大的，但在具体应用中材料尺寸是有限大小的。

当石墨烯的尺寸被裁剪至100nm以下时，由于限域效应，石墨烯将呈现半导体性。

因此，石墨烯的剪裁产物（如：石墨烯纳米带）及其他变体在微电子技术与器件等领域将更具有实际意义[8,9]。

本文利用第一原理密度泛函理论，研究了氢原子饱和下不同宽度锯齿型GNRs 的几何结构和电子结构，探讨了宽度对氢饱和锯齿型石墨烯纳米带几何结构和电子结构的影响。

二理论方法本文采用第一原理密度泛函软件DMOL3，首先建立两种碳纳米尖锥结构，对模型进行几何优化，得到稳定的几何构型。

结构优化过程中，采用局域密度近似（LDA），以确定能量最低的几何构型。

石墨烯的研究进展

石墨烯的研究进展石墨烯是一种二维自由态原子晶体，具有极佳的导电特性、导热特性、光学特性、机械特性，在各个不同的学科领域得到了大量探索和研究。

论文阐述了石墨烯的结构、特性、应用进展以及石墨烯具有的优缺点，并对石墨烯的应用提出了建议。

【Abstract】The graphene is a kind of two-dimensional free atom crystal with excellent conductivity，thermal conductivity，optical and mechanical properties. It has been explored and researched much in various subjects areas. In this paper，the structure，properties and application of graphene and its advantages and disadvantages are discussed. Paper puts forward the proposal for the graphene application.标签：石墨烯；结构；性质；应用1 引言石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是当前发现的唯一一种二维自由态原子晶体，是除金刚石以外其他碳晶体的基本结构单元，具有许多极佳的电子及机械性能，是当前使用的材料中最薄、强度最大、导电和导热性能最好的一种纳米材料[1]。

近年来，科学界对石墨烯的研究逐渐从石墨烯的制备研究转变到对石墨烯的应用研究，并对石墨烯在光电、医学、计算机晶体管等领域都进行了大量的研究，取得了较好的成果。

2 石墨烯的结构及特性2.1 结构石墨烯是一种单原子层的碳二维纳米材料，其点阵结构是由碳六元环组成的二维蜂窝状，是构成其他石墨材料的基本单元，石墨烯主要分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层或厚层石墨烯4个类别。

石墨烯纳米流体研究进展

摘要：润滑与冷却是当前工业领域两个重要的议题&前者与机械装置、零部件的使用可靠性和寿命直接相关，对减少摩擦产生的能耗具有重大意义，而后者对于高功率密度器件的热管理至关重要&二者的结合在航空航天、汽车机械等领域广泛存在，而纳米流体是一种很好的承载二者的工作介质&本文针对石墨烯纳米流体这一热点，综述了石墨烯纳米流体的分散理论基础与方法，对影响石墨烯纳米流体悬浮稳定性因素进行了调研，归纳总结了纳米流体的导热机理、影响因素以及石墨烯纳米流体进展，分析了纳米流体未实现大面积应用的主要原因，同时对石墨烯作为添加剂应用于润滑领域的进展进行了评述&最终提出石墨烯纳米流体协同增强换热与减磨润滑的应用设计。在航天器等应用领域中，由于对石墨烯纳米流体的力热耦合综合性能缺乏广泛研究，以及航天器稳定性和长期运行可靠性等问题,未来的研究应以航天传热工质为基础，进行纳米粒子针对性设计，通过系统开展基于空间环境动态流动换热性能与回路寿命的研究，为未来实现纳米流体的航天器应用奠定理论基础和提供技术支撑& 关键词：石墨烯；纳米流体;分散稳定性；表面修饰；热导率;摩擦性能 doi： 10. 11868/j. issn. 1001-4381. 2019. 000194 中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1001-4381(2020)04-0046-14
Abstract: Lubrication and cooling are two important issues in the current industrial field. The former isofgreatsignificancetotheenergyconsumptioncausedbyfriction, whichisdirectlyrelatedtothe

石墨烯带隙的调控及其研究进展_蔡乐

第36卷第1期2016年02月物理学进展PROGRESS IN PHYSICSVol.36No.1Feb.2016石墨烯带隙的调控及其研究进展蔡乐，王华平，于贵∗中国科学院化学研究所，北京分子科学国家实验室，北京100190摘要:石墨烯是一种单原子层的二维材料，因其独特的晶格结构而具备十分优越的性能，引起了科学家的广泛关注。

但因其价带与导带相交于狄拉克点，导致石墨烯为没有带隙的半金属，限制了其在纳电子学器件中的应用。

为了打开石墨烯的带隙，研究者们付出了巨大的努力。

在石墨烯中引入带隙的方法包括量子限制法、掺杂法和对称性破缺法，它们分别是将电子限制在一维的石墨烯纳米带中、对石墨烯进行n-型或p-型掺杂以及在双层石墨烯的垂直方向施加外加电场使双层石墨烯的对称性破缺。

本文着重介绍石墨烯纳米带的合成法、石墨烯掺杂的种类和打破双层石墨烯对称性的方法。

关键词:石墨烯；带隙；调控；纳米带；掺杂；双层石墨烯中图分类号：O47文献标识码：A DOI:10.13725/ki.pip.2016.01.002目录I.石墨烯简介21II.石墨烯纳米带22A.切割碳纳米管法221.混酸切割碳纳米管法222.电极切割碳纳米管法233.金属粒子催化裂解碳纳米管法234.等离子体刻蚀碳纳米管法24B.刻蚀石墨烯法241.等离子体刻蚀石墨烯法242.金属粒子辅助刻蚀石墨烯法253.光学刻蚀石墨烯法26C.小分子合成法261.有机合成法262.化学气相沉积法26III.石墨烯的掺杂27A.吸附掺杂281.p-型掺杂282.n-型掺杂29B.晶格掺杂291.n-型掺杂292.p-型掺杂30Received date:2016-01-04*yugui@ IV.对称性破缺法30 V.结论与展望31致谢31参考文献31I.石墨烯简介2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家Geim和Novoselov通过微机械剥离法制备了石墨烯(graphene)[1]，开启了二维纳米材料的新篇章。

石墨烯的研究进展和应用前景

石墨烯的研究进展和应用前景随着科技的发展，人们对新材料的探索也相应得到了提高。

在众多新材料中，石墨烯在近年来备受关注。

其惊人的电学、物理、化学、力学等多方面的性质让科学家们对它的研究充满了热情，同时也带来了广泛的应用前景。

1. 石墨烯的特点石墨烯是一种由碳元素组成的二维材料。

它的特点在于单层结构、高度柔软、超薄且具有高度的机械强度、导电性和热极性，同时也有高电子迁移率和良好的机械柔性。

石墨烯单层的厚度在0.3-0.5nm之间，是碳原子在单元胞中沿平面平移形成的六角网格结构，并以sp2杂化形成。

它的物理特性让石墨烯成为下一代电子学、纳米电子学、材料科学、生物体科学等领域的理想材料之一。

2. 石墨烯的制备方法石墨烯的制备一直是一个热点和难点，从石墨中分离出石墨烯也是目前研究的难点之一。

石墨烯的制备方法主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法、机械剥离法以及溶液剥离法等。

其中，化学气相沉积法是当前最主要的制备方式。

其实现方法为，在石墨表面加热并用气体环境使气体分解，产生碳和其他物种；随后，将碳沉积在金属基底上，形成石墨烯。

物理气相沉积法是以低温的物理操作还原二氧化碳到石墨。

机械剥离法通过对石墨表面进行力度控制，可实现石墨烯的剥离。

溶液剥离法通过溶解或剥离石墨中的小负载杂质，最终实现石墨烯制备。

3. 石墨烯的潜在应用由于石墨烯的非常规结构和独特特性，它在不同领域的应用过程中都显示出各自的潜在优势。

首先，石墨烯具有出色的抗氧化、耐磨性能和良好的导电性，因此在电子器件应用中具有广泛的应用前景。

其次，石墨烯在化学、生物物理、生物传感、芯片技术以及医学探测等领域也拥有巨大的应用前景。

此外，石墨烯还可以用于制备复合材料、增强材料、润滑剂、防腐涂料、聚合物，以及光伏发电等等方面。

总之，石墨烯的研究和应用前景仍有很大的发展空间。

随着石墨烯制备技术的不断改进和大规模生产技术的逐步完善，相信石墨烯将会进一步发挥其潜力，成为21世纪的重要材料之一。

石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展

的性能：比表面积超大，论值为２３理６０ｍ・ｇ［；３机械性能优异，氏模量达１０ＴＰ［；导率为５０杨．ａ热４３０
石墨烯具有优异的热性能、力学性能及电性能，特别是氧化石墨烯由于成本低、料易得、原比表面积超大、面官能团丰富，表在经过了稳定存在的石墨烯。石墨烯得的出现颠覆了传统理论，使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、维的碳纳米管、一二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系］。作为一种独特的二维晶体，墨烯具有非常优异石
ｍ。。、
液中的石墨烯也可与聚合物单体混合形成复合材料体系。此外，墨烯的加入使复合材料多功能化，石不仅表现出优异的力学和电学性能，且具有优良的加工性能，
为复合材料提供了更广阔的应用前景。
ｌＳ・ｍ一。张好斌等［］１对微孑ＭＡＡ／墨烯３ＬＰ石
导电纳米复合材料进行了研究，现极少量均匀分散发
作者在此阐述了石墨烯纳米复合材料的制备方
法，石墨烯纳米复合材料的应用研究进展进行了综对
的石墨烯即能显著改变材料的泡孔结构，为制备综合性能优异的微孔发泡材料提供了基础。黄毅等ｎ通过溶液共混制备了石墨烯增强的聚氨酯（Ｕ）Ｐ复合材
基体中形成纳米级分散，改善聚合物的热性能、在力学性能及电性能等方面具有更大的潜力。石墨烯／聚合

石墨烯的制备及其电化学性能

石墨烯的制备及其电化学性能一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便因其独特的结构和优异的性能引发了全球范围内的研究热潮。

石墨烯以其高导电性、高热导率、高强度以及良好的化学稳定性等特性，在材料科学、电子学、能源科学等多个领域展现出巨大的应用潜力。

特别是在电化学领域，石墨烯因其高比表面积、优良的电子传输性能和化学稳定性，被广泛应用于电极材料、储能器件以及电化学传感器等方面。

本文旨在全面介绍石墨烯的制备方法及其电化学性能。

我们将概述石墨烯的基本结构和性质，以及其在电化学领域的应用背景。

随后，我们将详细介绍石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点及适用范围。

接着，我们将重点探讨石墨烯在电化学领域的应用，包括其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等储能器件中的性能表现，以及其在电化学传感器中的应用。

我们将对石墨烯的电化学性能进行综合分析，展望其在未来电化学领域的发展趋势和应用前景。

二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，根据其制备原理，主要可以分为物理法和化学法两大类。

物理法：物理法主要包括机械剥离法、取向附生法和碳纳米管切割法等。

机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料。

取向附生法则是在一定条件下，使碳原子在金属单晶（如Ru）表面生长出单层碳原子，然后利用金属与石墨烯之间的弱相互作用，将石墨烯与金属基底分离。

碳纳米管切割法则是通过切割碳纳米管得到石墨烯纳米带。

化学法：化学法主要包括氧化还原法、SiC外延生长法、化学气相沉积法（CVD）等。

氧化还原法是通过将天然石墨与氧化剂反应，得到氧化石墨，再将其进行热还原或化学还原，从而制备出石墨烯。

SiC外延生长法是在高温条件下，使SiC中的Si原子升华，剩余的C 原子在基底表面重新排列，形成石墨烯。

石墨烯的制备研究进展

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。

石墨烯纳米带作用

石墨烯纳米带作用
石墨烯纳米带是一种具有特殊结构的石墨烯，其宽度通常小于
50nm。

这种独特的结构赋予了石墨烯纳米带许多重要的作用和应用前景。

在电子器件领域，石墨烯纳米带具有出色的导电性和导热性，可用于制造高速、低能耗的电子元件，如晶体管、传感器和芯片等。

其纳米级的尺寸使其能够在更小的空间内实现更多的功能，为电子设备的微型化和集成化提供了可能。

此外，石墨烯纳米带的量子confinement 效应使其在量子计算领域显示出巨大的潜力。

研究人员发现，石墨烯纳米带可以作为纳米级的电子陷阱，对电子的运动进行精确控制，这对于实现量子计算中的量子比特操作非常重要。

在能源领域，石墨烯纳米带也有望发挥重要作用。

例如，可将其应用于太阳能电池中，提高能量转换效率；或用于锂离子电池，提升电池的容量和充电速度。

另外，石墨烯纳米带还在化学传感器、生物医学检测等领域展现出应用潜力。

它可以与生物分子相互作用，通过检测其电学性质的变化，实现对生物分子的检测和诊断。

总的来说，石墨烯纳米带的作用非常广泛，其独特的物理和化学性质使其在多个领域都具有重要的应用前景。

然而，要实现这些应用，还需要进一步的研究和技术突破，以解决诸如大规模制备、性能优化等问题。

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种独特的二维碳纳米材料，自2004年被科学家首次成功剥离以来，便以其优异的物理和化学性质引起了全球范围内的广泛关注。

其超大的比表面积、出色的电导性能、良好的热稳定性和极高的化学稳定性，使得石墨烯在吸附材料领域具有巨大的应用潜力。

本文旨在全面综述石墨烯吸附材料的制备方法、性能优化以及在不同领域的应用研究进展，以期为相关领域的科研工作者和工程师提供有价值的参考。

文章将概述石墨烯吸附材料的基本特性，包括其结构特点、吸附性能以及吸附机理等。

随后，我们将详细介绍石墨烯吸附材料的制备方法，包括化学气相沉积、氧化还原法、剥离法等多种方法，并分析各种方法的优缺点。

在此基础上，文章还将探讨如何通过对石墨烯进行改性或复合，进一步优化其吸附性能。

文章还将重点关注石墨烯吸附材料在环境保护、能源储存与转换、生物医学等领域的应用研究进展。

例如，在环境保护领域，石墨烯吸附材料可用于水处理、空气净化以及土壤修复等方面；在能源储存与转换领域，石墨烯吸附材料可用于锂离子电池、超级电容器等电化学器件中；在生物医学领域，石墨烯吸附材料则可用于药物递送、生物传感等方面。

文章将总结石墨烯吸附材料目前的研究现状和未来发展趋势，以期为相关领域的研究提供有益的参考和指导。

二、石墨烯吸附材料的制备方法石墨烯吸附材料的制备方法多种多样，主要包括化学气相沉积法、氧化还原法、剥离法以及模板法等。

化学气相沉积法（CVD）：这是一种在气态环境中，通过化学反应在固体表面生成固态物质的过程。

在制备石墨烯时，通常使用含碳有机气体（如甲烷）在高温条件下分解，然后在催化剂（如铜或镍箔）表面生成石墨烯。

这种方法制备的石墨烯具有大面积、高质量的优点，适用于大规模生产。

氧化还原法：这种方法通常使用石墨作为原料，首先通过强氧化剂（如浓硫酸和硝酸）将石墨氧化成石墨氧化物，然后使用还原剂（如氢碘酸）将石墨氧化物还原成石墨烯。

石墨烯制备与带隙调控的研究进展

石墨烯制备与带隙调控的研究进展*焦小亮,张悦炜,何潺,徐剑峰,杨靖霞,洪樟连(浙江大学硅材料国家重点实验室,浙江大学材料科学与工程学系,杭州310027)摘要石墨烯的独特结构和性能使其在纳米电子、半导体器件等领域中的研究成为热点课题。

综述了石墨烯的结构特性及制备方法,重点评述了石墨烯带隙调控的方法及其原理,概括了各种方法可实现的带隙调节范围及研究现状,并介绍了半导体石墨烯在纳米电子器件上的应用前景,提出今后值得关注的研究方向。

关键词石墨烯半导体禁带宽度带隙调控纳米电子器件Recent Progress in Preparation and Band -gap Modulation of GrapheneJIAO Xiaoliang,ZH ANG Yuew ei,HE Chan,XU Jianfeng ,YANG Jingx ia,H ONG Zhanglian(State Key Labor ator y o f Silico n M ateria ls,Department of M aterials Science and Engineering ,Zhejiang U niversit y,H angzhou 310027)Abstract Gr aphene,w ith its unique st ructur e and pr operties,has become a hot to pic in t he r esear ch of nano -electro nics,semico nducto r dev ices and so on.T he propert ies and preparatio ns of g raphene ar e summarized,and the fo -cus is placed on the manipulatio n o f t he bandgap of g rephene.Different manipulating met ho ds and their cor responding principles are specified,and the research status of v ario us metho ds,especially the tunable range o f the g raphene bandgap are summarized.T he application prospects o f gr aphene w ith tunable g ap which related to nano -electr onic de -vice are intr oduced.F inally,trends for futur e research and dev elo pment are pro po sed.Key words g raphene,semico nduct or,band gap,band g ap manipulation,nano -electr onic dev ice*国家自然科学基金(51072180);硅材料国家重点实验室开放基金(SK L2009-14)焦小亮:男,1989年生,硕士研究生,从事无机光电功能材料研究 E -mail:jiaox iao liang 1989@126.co m 洪樟连:通讯作者,男,副教授,博士生导师,从事无机功能复合材料研究 E -mail:hong_zhang lian@0 引言石墨烯(Graphene)是一种新型二维平面结构碳材料。

石墨烯光学性质及其应用研究进展

石墨烯光学性质及其应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功剥离以来，便以其独特的物理和化学性质引起了全球范围内的广泛关注。

特别是其光学性质，如强烈的光吸收、独特的电子结构和可调谐的光学响应等，使得石墨烯在光电子器件、太阳能电池、光电探测器、传感器等领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在综述近年来石墨烯光学性质的研究进展，并探讨其在各领域的应用前景。

我们将简要介绍石墨烯的基本结构和光学性质；然后，我们将重点综述石墨烯在光学领域的应用研究，包括但不限于光电子器件、太阳能电池、光电探测器等；我们将展望石墨烯光学性质的研究趋势和应用前景，以期为该领域的发展提供参考和启示。

二、石墨烯的光学性质石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，自其被发现以来，就因其独特的物理和化学性质而备受关注。

其中，石墨烯的光学性质尤为引人注目，为其在光电子器件、光电探测器、太阳能电池等领域的应用提供了广阔的前景。

石墨烯具有极高的光学透明度，单层石墨烯在可见光至红外波段内，透光率高达7%，这使得石墨烯成为透明电极的理想材料。

石墨烯还具有优异的导电性，其载流子迁移率极高，可在高速光电器件中发挥巨大作用。

石墨烯的特殊光学性质还表现在其独特的光与物质相互作用上。

由于石墨烯中的电子在强光场下可以被激发形成等离激元，这使得石墨烯在光调制、光探测等方面展现出独特的优势。

通过调控石墨烯中的等离激元，可以实现光的高效吸收和调制，为光电子器件的小型化和集成化提供了可能。

近年来，研究者们还发现了石墨烯在非线性光学领域的潜在应用。

石墨烯的非线性光学响应强烈，可以在强光激发下产生显著的非线性效应，如光学双稳态、光学限制等。

这些非线性光学性质使得石墨烯在超快光开关、全光信号处理等领域具有巨大的应用潜力。

石墨烯凭借其独特的光学性质，在光电子领域的应用前景广阔。

未来随着石墨烯制备技术的不断发展和完善，其在光电器件、光电探测器、太阳能电池等领域的应用将会更加深入和广泛。