石墨烯的发展历程PPT
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石墨烯催化材料-PPT
石墨烯的前景
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石墨烯的结构示意图
SP2杂化的碳质材料的基本组成单元
石墨烯催化材料（Cu-RGO为例）
1. Cu-RGO催化剂的表征
1.1 Cu-RGO催化剂TEM图与HRTEM图的分析 图1a中可以清晰的看出．RG0为表面光滑的薄纱状材料．纳米粒 子以近球状颗粒均匀负载于其表面．平均粒径约为34 nm：从HRTEM 图像可观察到纳米粒子清晰完整的晶格条纹 (如图1b)，这表明形成 的纳米粒子结晶良好．测得晶面间距为0.21nm，
石墨烯催化材料的应用
石墨烯由于其大的比表面积、优异的导热、导电以 及机械特性，与无机纳米粒子复合能产生性质优异的复 合材料。在石墨烯上负载的纳米粒子同时也削弱了其片 层之间的π －π 作用，从而能够制备高度分散的复合材 料。通常，石墨烯基可以和金属、金属氧化物、聚合物、 生物材料以及其它碳纳米材料等复合成具有新特性的复 合材料。下文将主要介绍无金属石墨烯基催化剂、石墨 烯－金属／金属氧化物催化剂、功能化石墨烯复合物的 应用。
图2 Cu．RGO催化剂、GO和RG0的XRD图
1.3 G0和Cu-RG0催化剂的FTIR光谱分析。 从图 3 中可以看出．水热反应后， Cu-RG0 催化剂中未氧化的 C=C键的伸缩振动在 1558 cm-1处．而其它的含氧官能团 (C=O、OH、C-OH和C-O-C)的特征峰几乎全部消失 ,说明氧化石墨烯片层上 大部分含氧官能团在反应过程中被还原。此外也没有发现Cu-O 键的特征峰CuO的Cu-0键伸缩振动 位于525 cm-1处．Cu2O的Cu-0键伸 缩振动位于609 cm-1)，表明催化剂 中没有 Cu2O 或 CuO 等杂质的存在 ，由此可见,通过水热反应确实形成 了Cu-RGO纳米复合材料
石墨烯简单介绍ppt课件
研究人员发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距 离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算，这 一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1微米长的石墨烯断裂。如果 物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳 米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句 话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。
9
Andre Geim和Konstantin Novoselov
10
发现历程
与碳纳米管发现相似的插曲
同Andre Geim和Konstantin Novoselov工作更接近的是美国 乔亚理工学院的Walt de Heer外延生长法石墨烯的研究。其在 2010年11月17日写信给诺贝尔奖委员会，并在一篇题为Elary development of graphene electronics的补充文章中详细综述了 与石墨烯相关的研究，并提供了自己在2003年10月向美国自然 科学基金委递交的一份与石墨烯相关的基金申请书和200年申 请的一项专利（Patterned thin film graphite devices and method for making same,2006年获批）
其层数。即石墨烯的透光性与其 厚度相关，与波长无关。
石墨烯的透光性
另外，当入射光的强度超过某一个临界值时，石墨烯对其的的吸 收会达到饱和，这一非线性光学行为称为饱和吸收。在近红外光谱区， 在强光辐照下，由于其宽波吸收和零带隙的特点，石墨烯会慢慢接近 饱和吸收。利用这一性质，石墨烯可用于超快速光子学，如光纤激光 器。
2024版《石墨烯的研究》PPT课件
目录
•引言
•石墨烯的基本性质
•石墨烯的制备方法
•石墨烯的应用领域
•石墨烯的挑战与前景
•结论
引言
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料。石墨烯具有极高的电导率、热
导率和机械强度等优异性能。
石墨烯的发现引起了科学界的
广泛关注，被认为是未来材料
科学的重要发展方向之一。
石墨烯的背景与概念
01
02 03推动材料科学的发展
石墨烯作为一种新型材料，其研究有助于推动材料科学的
发展，为制备更高性能的材料提供新的思路和方法。
促进相关产业的发展
石墨烯的优异性能使其在电子、能源、生物等领域具有广泛的应用前景，其研究有助于促进相关产业的发展。
提高国家科技实力
石墨烯作为一种具有重要战略意义的材料，其研究水平的
提高有助于提高国家的科技实力和竞争力。
石墨烯的研究意义
国内研究现状
国内石墨烯研究起步较早，目前已经取得了一系列重要成果，包括石墨烯的制备、表征、应用等方面。
国外研究现状
国外石墨烯研究也非常活跃，许
多国际知名大学和科研机构都在
开展石墨烯相关的研究工作。
发展趋势
未来石墨烯的研究将更加注重应
用基础研究，探索石墨烯在各个
领域的应用潜力，同时加强石墨
烯的规模化制备和产业化应用等
方面的研究。
国内外研究现状及发展趋势
石墨烯的基本性质
石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二
维碳纳米材料。
二维碳纳米材料
石墨烯中的碳原子以六边形进行排列，每个碳原子与周围三个碳原子通过σ键相连，形成稳定的晶格结构。
碳原子排列方式
石墨烯中碳-碳键长约为0.142nm ，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子均为sp2杂化。
原子尺寸
石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用-PPT精选文档
——此法制备的石墨烯片层大 于单原子层厚度。
石墨烯的功能化
为何要功能化？
氧化石墨烯
表面含有大量含 氧基团 化学稳定性高， 表面呈惰性状态。
溶解性提高， 但导电性下降。
石墨烯
片与片之间范德华 力强，容易产生聚 集。
难容于水以及 常用有机溶剂
如何功能化？
共价键功能化 石墨烯的功能化 非共价键功能化 惨杂功能化
功能化石墨烯的相关应用
聚合物复合材料
光电功能材料与器件
生物医药
石墨烯与聚合物的复合材料
功能化以后的石墨烯可以采用溶液加工等常规方法进行处理，能开发出 高性能聚合物复合材料。 例如：石墨烯-聚苯乙烯复合材料具有良好的导电性；加入1%的功能化石 墨烯，可以使聚丙烯腈百度文库玻璃化温度提高40 ℃，大大提高了其稳定性。
共价键功能化
由于氧化石墨烯表面含有大量羧基、羟基和环氧基团，因而可以 利用这些基团与其他分子之间的化学反应对石墨烯表面进行共价 键功能化
2019年，Stankovich等利用有机小分子实现了石墨烯的共价键功 能化。
他们首先制备了氧化石墨，然后利用异氰酸酯与氧化石墨上的羧 基和羟基反应，制备了一系列异氰酸酯功能化的石墨烯。
表面进行物理 吸附和聚合物 包裹
石墨烯
π-π
表面功能 化石墨烯
非共价键功能化举例
石墨烯PPT课件
12
康斯坦丁·诺沃肖洛夫 安德烈·海姆
13
3、结构 完美的石墨烯是二维的, 它只包括六角元胞(等角
六边形) 如果有五角元胞和七角元胞存在,那么他们构成石
墨烯的缺陷。如果少量的五角元胞细胞会使石墨烯翘 曲; 12个五角元胞的会形成富勒烯。碳纳米管也被认 为是卷成圆桶的石墨烯;
可见，石墨烯是构建其它维数碳质材料 （如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨） 的基本单元
18
2、出色的电学性质——电子运输 碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献一个未
成键的π电子，这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道， π电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。
此外，石墨烯是具有零带隙的能带结构。
19
3，导电性
石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施 加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原 子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。 这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。
米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将
其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它
将能承受大约两吨重的物品。
打个比方说单层石墨烯的强度，就像把大象的重量
加到一支铅笔上，才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一
样厚度的单层石墨烯。
16
实验证明
从铅笔石墨中提取的石墨烯，竟然比钻石还坚硬，强 度比世界上最好的钢铁还要高上百倍，这项科学发现 刊登于近期的《科学》杂志，作者是两位哥伦比亚大 学的研究生，来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。
康斯坦丁·诺沃肖洛夫 安德烈·海姆
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3、结构 完美的石墨烯是二维的, 它只包括六角元胞(等角
六边形) 如果有五角元胞和七角元胞存在,那么他们构成石
墨烯的缺陷。如果少量的五角元胞细胞会使石墨烯翘 曲; 12个五角元胞的会形成富勒烯。碳纳米管也被认 为是卷成圆桶的石墨烯;
可见，石墨烯是构建其它维数碳质材料 （如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨） 的基本单元
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2、出色的电学性质——电子运输 碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献一个未
成键的π电子，这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道， π电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。
此外，石墨烯是具有零带隙的能带结构。
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3，导电性
石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施 加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原 子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。 这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。
米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将
其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它
将能承受大约两吨重的物品。
打个比方说单层石墨烯的强度，就像把大象的重量
加到一支铅笔上，才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一
样厚度的单层石墨烯。
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实验证明
从铅笔石墨中提取的石墨烯，竟然比钻石还坚硬，强 度比世界上最好的钢铁还要高上百倍，这项科学发现 刊登于近期的《科学》杂志，作者是两位哥伦比亚大 学的研究生，来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。
石墨烯-最终版PPT课件
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17
氧化石墨还原法
适合大规模生产。便于 制备各种复合材料，实 现不同的功能化，适宜 在电极材料等方面使用。 所以目前的问题是如何 改进剥离技术，使得剥 离出的片层质量高而缺 陷少。
表面外延生长法
机械剥离法
氧化石墨还原法
化学气相沉积法
各方法总结
.
18
化学气相沉积法
弥补了氧化石墨法的的 缺点，提高了石墨烯薄 膜的质量，适宜在微电 子器件等对质量要求较 高的领域使用。
此外，如何实现石墨烯带以及石墨烯宏观 体的制备,进而扩展石墨烯的性能和应用;如何 实现石墨烯在聚合物等基体上的低温生长等,也 是CVD方法的未来发展方向
.
12
表面外延生长法 ——成本高昂
由乔治亚理工学院的 Walter de Heer 教授 研究小组于 2004 年首次提出。
原理：以 SiC单晶为衬底，利用氢气在高温 下对 SiC 的刻蚀效应对衬底表面进行平整化处理； 然后在超高真空的环境下，将 SiC 衬底表面加热 到 1400℃以上，Si 原子会先于 C 原子升华， 而表面富集的 C 原子发生重构从而形成石墨烯薄 膜。
B. H. Hong研究组进一步发展该 法, 制备出30英寸的石墨烯膜,透 光率达97.4%。
N. P. Guisinger组的研究表明:石墨 烯的生长始于石墨烯岛，具有不同的 晶体取向,从而导致片层的结合处形 成线缺陷。
石墨烯
早在20世纪30年代科学家就已经意识到了石墨烯的存
在，但是普遍的认为石墨烯无法稳定的存在。但是在 1939年，科学家就通过数学测算，得出了惊人结论： 石墨烯是可以稳定存在而且十分看好其发展前景。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，成功地在实验中从石墨中分离 出石墨烯，而证实它可以单独存在。
The Nobel Prize in Physics 2010
Andre Geim Born: 1 October 1958, Sochi,
Russia Affiliation at the time of the award: University of Manchester, Manchester, United Kingdom Prize motivation: "for groundbreaking experiments regarding the twodimensional material graphene" Field: condensed matter physics, material physics
一、石墨烯介绍 1、石墨烯概念 2、石墨烯的发明历史 二、石墨烯的重要性质 三、石墨烯制备方法 1、CVD法简介 2、本公司CVD法 四、石墨烯产品分类 五、石墨烯应用分类 六、其他知识
一、石墨烯简介
石墨烯简介
• 单层石墨烯厚度仅为一个碳原子 • 多层石墨烯由多个单层石墨烯堆 叠而成
• 电子迁移率高达200,000 cm²/V·s • 热导率高达5,000 W/m·K • 机械强度高达1 TPa
石墨烯的发现与早期研究
石墨烯的发现可以追溯到19世纪
• 1854年，英国物理学家约瑟夫·道尔顿首次提出石墨中可能存在单层结构 • 1947年，英国物理学家W.H.布拉格和W.L.布拉特通过实验证实了单层石墨的存 在
其他制备方法及其优缺点
• 其他制备方法包括湿法剥离法、氧化还原法等 • 湿法剥离法：通过溶剂剥离或离子液体剥离实现石墨烯的制备 • 氧化还原法：通过化学氧化和还原过程实现石墨烯的制备
• 优点：制备方法多样，可根据需求选择合适的制备方法 • 缺点：各种制备方法均存在一定的局限性和工艺难题
03
石墨烯的性能与特性
石墨烯的导电性能与电子迁移 率
• 石墨烯具有超高导电性，电子迁移率高达200,000 cm²/V·s • 远高于铜等金属材料的导电性能 • 使得石墨烯在电子器件中具有广泛的应用前景
石墨烯的热导性能与机械强度
石墨烯具有高热导率，热导率高达5,000 W/m·K
• 远高于硅等半导体材料的热导性能 • 使得石墨烯在散热器件中具有广泛的应用前景
石墨烯在生物医药领 域的应用
• 石墨烯在药物载体、生物传感器等领域具有广泛的应用前景 • 提高药物的靶向输送效率和生物传感器的灵敏度和稳定性
2024石墨烯技术PPT课件
contents •石墨烯概述
•石墨烯制备方法
•石墨烯表征技术
•石墨烯应用领域
•石墨烯产业发展现状与趋势•总结与展望
目录
石墨烯定义与结构定义
结构
石墨烯的每个碳原子与周围三个碳原子
通过共价键连接，形成稳定的六边形结
构。这种结构使得石墨烯具有出色的力
学、电学和热学性能。
石墨烯性质与特点
力学性质
石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以弯
曲成各种形状而不断裂。
电学性质
石墨烯具有优异的导电性能，电子在其中的移动速度极快，使得石墨
烯成为理想的电极材料。
热学性质
石墨烯具有极高的热导率，可以快速地将热量从一个区域传递到另一
个区域，这使得石墨烯在散热领域具有广阔的应用前景。
光学性质
石墨烯对光的吸收率很低，且透光性极好，这使得石墨烯在透明导电
薄膜等领域具有潜在的应用价值。
石墨烯发现历程及意义
发现历程
石墨烯最初是由英国曼彻斯特大学的两位科学家通过机械剥离法从石墨中分离出来的。这一发现引起了科学界的广泛关注，并开启了石墨烯研究的新篇章。
意义
石墨烯的发现不仅打破了二维晶体无法稳定存在的传统认知，而且为材料科学、凝聚态物理以及电子器件等领域的发展带来了新的机遇。石墨烯的优异性能使得它在能源、环保、医疗、航空航天等领域具有广阔的应用前景，有望引领新一轮的技术革命和产业变革。
机械剥离法
01020304原理优点缺点应用领域
化学气相沉积法
在高温下，碳源气体在催化剂表面分解并沉积形成石墨烯。可控制备大面积、高质
量的石墨烯；与现有半
导体工艺兼容。
设备成本高，制备过程
中可能产生有毒气体。
透明导电薄膜、电子器
石墨烯-最终版PPT课件
机械ห้องสมุดไป่ตู้离法
.
7
优势：可以制备大面积晶体结构完美的石墨烯片， 方法简单。
劣势：石墨烯片的层数不易控制，一般为单片、多 片混杂在一起，且成本高，效率低，不可能适应大 规模生产。
机械剥离法
.
8
CVD法
—— 重要方向
CVD方法是上世纪60年代发展起来的一种 制备高纯度、高性能固体材料的化学过程, 早期主要用于合金刀具的表面改性,后来被 广泛应用于半导体工业中薄膜的制备,如多 晶硅和氧化硅膜的沉积。近年来,各种纳米 材料尤其是碳纳米管、氧化锌纳米结构、 氮化镓纳米线等的制备,进一步推动了CVD 方法的发展。
.
14
小结
这种方法生长石墨烯是最有可能实现C 基集成 电路的有效途径之一。但单晶SiC的价格昂贵，石墨 烯的制作成本非常高，生长条件苛刻，目前还难以实 现大面积制备。
在可控制备及性能研究上存在着以下问题： 外延石墨烯的可控生长机制有待进一步深入研究， 其生长的可控性(层数、晶畴大小、大面积均匀一致 性)有待进一步增强。
超级电容器
.
27
信息技 术
国防 科技
移动 通讯
超级电 容器
航空 航天
交通运 输
……
广泛应用
.
28
决定性能的关键因素
电极材料 电解液
碳材料（导电性、稳定性好、 容量低）
石墨烯PPT.
人类目前最强功能材料--石墨烯
一、石墨烯概念
二、发展简史
三、石墨烯特性 四、制备方法 五、应用前景
比钻石还硬的材料----石墨烯
石墨烯概念பைடு நூலகம்
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单 层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨 道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳 原子厚度的二维材料。
用AFM探针在石墨烯上“书写”纳米线
研究人员发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们 每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微 牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压 力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出 厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石 墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。 换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大 约两吨重的物品。
富勒烯（左）和碳纳米管（中）都可以看作是由单层的石墨烯通过某种方式卷成的， 而石墨（右）是由多层石墨烯通过范德华力的联系堆叠成的
机械特性
石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强 度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物 理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程 中，他们选取了一些之间在10—20微米的石墨烯微粒作为研 究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被 钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1—1.5微米之间。 之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨 烯施加压力，以测试它们的承受能力。
一、石墨烯概念
二、发展简史
三、石墨烯特性 四、制备方法 五、应用前景
比钻石还硬的材料----石墨烯
石墨烯概念பைடு நூலகம்
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单 层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨 道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳 原子厚度的二维材料。
用AFM探针在石墨烯上“书写”纳米线
研究人员发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们 每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微 牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压 力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出 厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石 墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。 换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大 约两吨重的物品。
富勒烯（左）和碳纳米管（中）都可以看作是由单层的石墨烯通过某种方式卷成的， 而石墨（右）是由多层石墨烯通过范德华力的联系堆叠成的
机械特性
石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强 度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。哥伦比亚大学的物 理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程 中，他们选取了一些之间在10—20微米的石墨烯微粒作为研 究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被 钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1—1.5微米之间。 之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨 烯施加压力，以测试它们的承受能力。
石墨烯
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（3）同时，石墨烯平面结构使其拥有相当高的表 面积，达到 2600 ㎡/g。 （4）石墨烯特有的平面结构也使其拥有了奇特的 电子结构和电学性质，其载流子迁移率达 200000 c㎡/v/s，超过商用硅片迁移率的 10 倍以上，所 以石墨烯具有非常高的电导率，达 6000S/cm
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2 气相沉积法
化学气相沉积法（Chemical vapor deposition， 简称 CVD）：
利用甲烷等含碳气体作为碳源，在不同金属表面 进行沉积生长石墨烯。
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此方法优点是简单易行,得到的石墨烯具有较大的 尺寸及较高的规整度，而且随着研究的深入许多 小组报道了将Cu 或 Ni 这种基底转移到各种柔性 的聚合物基底上。
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5 插层石墨法
通过对天然石墨片层中插入一些分子、离子或者 原子团后形成一种膨胀石墨，然后对其进行加热 膨胀或者超声振荡处理后得到厚度为几十纳米左 右的石墨烯纳米片。 该工艺的优点在于生产过程较为简单，适合大规 模生产制备，目前市面上可以买到通过插层石墨 得到的几百克以上的石墨烯纳米片。 但是，此工艺的缺点在于强酸，强碱的引入可导 致石墨烯结构的破坏，影响石墨烯性能的发挥。
此方法同样可以获得较大尺寸的石墨烯且质量较 高。2009 年，Thomas Seyller 小组报到了对 SiC 基底进行高温退火处理后，可以得到了大面 积与 SiC 晶型相同的二维石墨烯的工艺，为大规 模制备结构规整的石墨烯电子器件提供了一条新 路径。
石墨烯
石墨
氧化
氧化石墨
超声剥离
氧化石墨 片
还原
石墨烯
氧化还原法
优点：
操作简单 产量高 成本低廉 已实现大规模生产
缺点：
纯度较低 制成的石墨烯片易折叠 带有许多含氧基团
代替硅生产超级计算机
超级计算机芯片-目前世上电阻率最小的材料，电阻率仅为10-6 Ω•cm
IBM展示全球最快石墨烯晶体管，处理速度可达100GHz
石墨烯的蜂窝晶格
石墨烯出现在实验室中是在2004年，当时，英国的两位 科学家发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石 墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘 在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。 不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅 由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。
人类目前最强功能材料--石墨烯
第三组
孙宁 张友灵 何树涛 张瑞
PPT制作、讲解 PPT制作 资料查找、收集 资料查找、收集
一、石墨烯概念
1 二、发展简史 2
CONTENTS
三、石墨烯特性
3
四、制备方法 五、石墨烯的应用 5
4
石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来 一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一 种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的 平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。
相关主题
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的基本组成单元。
石墨稀和其他碳元素的区别
•
石墨可以看成是多层石墨 稀片堆垛而成。
• 碳纳米管可以看作是卷曲 圆筒状的石墨稀。 • 富勒球可以看作通过多个 六元环和五元环按照适当 顺序排列得到的。
石墨稀的性能
•
石墨稀是迄今已知强度最大，厚度最小的材料，其强度 为钢的100倍，比金刚石还要坚硬，石墨稀中电子 最大 传输速度达到光速的三百分之一，传输速度比计算机芯片 中的硅还要快，石墨稀的室温下具有量子霍尔效应，双极 性电场效应等。
石墨烯的发展历程
•
• • • • 1934年，朗道和佩尔斯就指出了准二维晶体材料由于其 自身的热力学不稳定，在常温常压下会迅速分解。 菲利普·华莱士1947年就开始研究石墨烯的电子结构。 麦克鲁1956年推导出了相应的波函数方程。 林纳斯·鲍林1960年曾质疑过石墨烯的导电性。 1966年，大卫·莫明和赫伯特·瓦格纳提出 MerminWagner理论，指出表面起伏会破坏二维晶体的长程有序。 谢米诺夫1984年得出与波函数方程类型的狄拉克方程。 直到1987年，穆拉斯才首次使用“graphene”这个名称来 指定石墨稀。
• •
•
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，从石墨中成功分离出石墨烯，而 他们分离的方法也极为简单，他们把石墨薄片粘在胶带上, 把有粘性的一面对折，再把胶带撕开,这样石墨薄片就被 一分为二。通过不断地重复这个过程,片状石墨越来越薄， 最终就可以得到一定数量的石墨烯。 十余年来，各国科研人员针对石墨烯开展了大量研究工 作，试图研制出高效、可控的制备石墨烯纳米带的技术工 艺。
• 导电性极强: 石墨稀中的电子没有质量，电子的运动速度 超过了在其他金属单体或半导体的运动速度。石墨稀中电 子 最大传输速度达Biblioteka Baidu光速的三百分之一，正因为如此， 石墨稀具有超强的导电性。
• 超过强度：石墨稀是矿物质中最软的，其莫氏硬度只有12级，但被分离成一个原子厚的石墨稀后，性能则发生突 变，其硬度将比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又有很好 的韧性，且可以弯曲。
石墨稀结构
• 石墨稀的基本结构单元 为有机材料中最稳定的 苯六元环，是目前最理 想的二维纳米材料。
• 理想的石墨烯结构可以看作是一层被剥离的石墨分子，每 个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形 成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电 性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料
• 超大比表面积：由于石墨稀的厚度只有一个碳原子厚，即 0.335纳米，所有石墨稀拥有超大的比表面积，理想单层 石墨稀的比表面积比普通的活性碳比表面积大得多。
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• 基于法国SOLEIL同步加速器X射线等实验的研究成果，法 美科学团队成功研制出一种用于生产石墨烯纳米带半导体 的方法。
发展成果：首款石墨烯集成电路
• 科研人员在碳化硅表面刻 蚀凹槽，并以此作为基板， 通过控制基板的几何形状， 在其上形成仅有几纳米宽 的石墨烯纳米带。该项技 术可在常温下进行，其制 备的石墨烯半导体仅为此 前IBM公司所制纳米带的五 分之一宽。新一代高密度 集成电路的制备不再遥不 可及。