石墨烯简述.

石墨烯的性能
改变一切的新材料
三、石墨烯的制备工艺
• 折叠微机械分离法（折叠取向附生法—晶膜生长) 取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先 让碳原子在 1150 ℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之 前吸收的大量碳原子就会浮到钌 (liao)表面，镜片形状的单层的 碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的 一层石 墨烯。第一层覆盖 80 %后，第二层开始生长。底层的 石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完 全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满 意。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石 墨烯和基质之间的黏合会影 响碳层的特性。另外Peter W.Sutter 等使用的基质是稀有金属钌。
2019/1/1
化学还原法
• 化学还原法是将氧化石墨与水以1 mg/mL的 比例混合， 用超声波振荡至溶液清晰无颗粒 状物质，加入适量肼在100℃回流24 h ，产 生黑色颗粒状沉淀，过滤、烘干即得石墨烯。 Sasha Stankovich 等利用化学分散法制得厚 度为1 nm左右的石墨烯。
2019/1/1
石 墨 烯
班级：高分子131班 姓名：刘平
内容提要
一、石墨烯的定义 二、石墨烯的简介 三、石墨烯的制备工艺 四、石墨烯的应用领域
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一、石墨烯的定义
• 石墨烯是一种二维晶体，由碳原子按六边形进 行排布，相互连接，形成一个碳分子，其结构 非常稳定；随着所连接的碳原子数量不断增多， 这个二维的碳分子平面不断扩大，分子也不断 变大。单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度， 即0.335nm，相当于一根头发的20万分之一的 厚度，1mm厚的石墨烯中将近有150万层左右的 石墨烯。
化学解离法
• 化学解离法是将氧化石墨通过热还原的方法制 备石墨烯的方法，氧化石墨层间的含氧官能团 在一定温度下发生反应，迅速放出气体，使得 氧化石墨层被还原的同时解理开，得到石墨烯。 这是一种重要的制备石墨烯的方法，天津大学 杨全红等用低温化学解离氧化石墨的方法制备 了高质量的石墨烯。
2019/1/1
石墨烯 可以隔离
原子 薄膜
碳原子层 呈蜂巢状分布
六边形 边长
纳米
3 百万
层石墨烯膜 重叠起来
1毫米 厚度
石墨烯结构
石墨烯分子结构 电子显微镜下观测，其碳原子间距仅0.14纳米
2019/1/1
富勒烯（左）和碳纳米管（中）可以看作是由单层的石墨烯通过某种方式卷成， 的石墨（右）是由多层石墨烯通过范德华力的联系堆叠成。
2019/1/1
石墨烯分类
• 单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结 构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳 原子构成的一种二维碳材料。 • 双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形 蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆 垛方式构成的一种二维碳材料。
中国的科研人员发现细菌的细胞在石墨烯的纸上无法生长，而人类细胞则 不会受损。利用这一点可以利用它来做绷带、食品包装甚至抗菌T恤 衫。
2019/1/1
电池中加入少量石墨烯可实现电极材料的快速充放电性能，并大幅提高 电池容量。
国内石墨烯研究状况
2019/1/1
2019/1/1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2019/1/1
2004 年英国曼彻斯特大学科学家安德烈· 海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现单层石墨烯 (graphene)。两人因在石墨烯材料方面的卓 越研究工作被授予2010年诺贝尔物理学奖。
二、石墨烯简介
改变一切的新材料 石墨是由很多层石墨烯 层层堆叠起来的， 各层之间靠很弱的结点 连结在一起
四、石墨烯的应用领域
改变一切的新材料
应用的领域
改变一切的新材料
微芯片
透明的太阳能电池板
超级电容
半导体
分子探测
导电涂料
人工脏器
电缆
过滤
复合材料
聚合物和树脂
材料强化
运动器材
生物传感器
混凝土和水泥
自旋电子计算机
显示设备
电池
未来的“太空天梯”
2019/1/1
薄得像纸一样的iPhone概念手机
2019/1/1
2019/1/1
折叠加热SiC方法
• 该法是通过加热单晶6H-SiC脱除Si，在单晶 (0001) 面上分解出石墨烯片层。具体过程是： 将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空 下通过电子轰击加热，除去氧化物完全被移除 后 。 将 样 品 加 热 使 之 温 度 升 高 至 1250~1450℃后恒温1min~20min，从而形 成极薄的石墨层，经过几年的探索， Berger 等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。 其厚度由加热温度决定，制备大面积具有单一 厚度的石墨烯比较困难。
2019/1/1
石墨烯分类
• 多层石墨烯（Few-layer or multi-layer graphene）：指由3-10层以苯环结构（即六角 形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同 堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构 成的一种二维碳材料。
• 石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料， 是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统 称。
2019/1/1
石墨烯的性能
改变一切的新材料
世界上强度最高的材料 (200倍于钢) 很高的导热和导电性 (5300W/mK) (50Ω/cm) 比表面积为2630m2/g，而活性炭仅为1500m2/g 高弹性高硬度（130GPa） 化学反应性强 (可以与其他化学物质反应形成化合物)。 能承受电离辐射 很轻盈，类似于碳纤维但更有韧性 焦耳效应比碳纤维更小，（传导电子时发热更小）。 同一任务消耗的电力比硅少