7C60和碳纳米管

C60，碳纳米管和石墨烯
※1985 发现了C60
※1991 发现了碳Nanotubes
※2004年发现了石墨烯
※在C60被发现之前,人们只知道以单质形式存在的碳的同素异形体有：金刚石、石墨和无定形碳。

1960年以来，就有人猜测过中空形碳素分子存在的可能性。

C60是80年代中期新发现的一种碳原子簇，它是单质，是石墨、金刚石的同素异形体。

石墨：2D ; SP2杂化；层内为化学键，层间为范德华力；有导电性。

1980年英国Sussex大学的微波光谱学家Kroto教授通过研究星际云团和红巨炭星气团光谱中所见长链聚乙炔信号的契机,巧合地通过美国Rice大学的Curl与该校的Smalley共同合作,利用Smalley所创制的激光气化超声束流仪进行了相应的探索性研究,1985年, Kroto等以联合装置中的质谱仪进行分析,首次发现了质谱中存在着一批相应于偶数碳原子的分子的峰,导致了C60的发现。

富勒烯C60 ：1996 Nobel Prize in Chemistry
※C60的结构研究表明,C60的直径为0.71 nm。

中心有一个直径约0.36 nm的空腔，由12个五元环和20个六元环组成的球形32面体。

C60的形状如足球的集束碳原子结构，就像美国未来派建筑学家Buckminser Fuller那充满灵性穹顶设计的绝妙翻版，于是C60得到了巴基球的美称，又称足球烯.同时C60这类球状碳单质分子也被称作为富勒烯。

※处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp2杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。

碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为118°，因此整个分子为球状。

每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。

分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。

C60 的表征：红外光谱，核磁共振，紫外-可见光谱及质谱。

因其为二十面体对称，因此仅有四个红外振动带
C60 的物理性质：密度: 1.65 g cm-3；标准形成热: 9.08 k cal mol-1；折射指数: 2.2 (600nm)沸点: 800K升华；晶型: Hexagonal, cubic；蒸汽压: 室温 5 x 10-6 torr，800K 8 x 10-4 torr
C60可从溶液中吸附有机污染物
153 K时C60 为面心立方晶体，空间群为Pa3.
Fullerenes 的制备：Kratcshmer-Huffmann apparatus ；压力为100 T orr的氦气，
L T Scott Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4994 – 5007；对氯溴苯为初始反应物，经过八步反应制备了富勒烯。

※Fullerenes 的化学性质：氧化还原性
C60 和C70 有相似的性质, 能够可逆地失去六个电子还原为C60(6-) 和C70(6-). C60 和C70 的氧化是不可逆的.
C60 是烯：C60 表现出缺电子的烯的行为，容易与富电子物种反应。

簇的质谱分析表明存在C60La+.
C60 表现为缺电子的烯，易与富电子物种（如卤素）反应. 固体C60与液态溴反应得到C60Br24.
有机金属富勒烯化学
Endohedral Compounds : C60Cs+, Sc@C-82, Y@C-82, La@C-82, Gd@C-82, La-2@C-80
Exohedral Compounds (C60 做配体)
※C60的超导性:1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18 K，打破了有机超导体(Et)2Cu[N(CN)2]Cl超导起始温度为12.8 K的纪录。

不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29 K。

掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。

我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60超导体，超导起始温度分别为8 K和28 K。

有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。

※C60的潜在应用前景（着重看大标题）
①气体的贮存
利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。

每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。

现在已知的C60的稳定的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。

在控制温度和压力的条件下，可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温下非常稳定，而在80 ℃～215 ℃时，C60的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60，它可以被100%地回收，并被用来重新制备C60的氢化物。

与金属或其合金的贮氢材料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的优点，而且C60比金属及其合金要轻，因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。

C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存氧气。

与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的压力为3.9×106 Pa，属于高压贮氧法，而C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa，属于低压贮氧法。

利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。

②有感觉功能的传感器
由于用C60薄膜做基质材料可以制成手指状组合型的电容器，用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点，可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。

③增强金属
提高金属材料的强度可以通过合金化、塑性变形和热处理等手段，强化的途径之一是通过几何交互作用，例如将焦炭中的碳分散在金属中，碳与金属在晶格中相互交换位置，可以引起金属的塑性变形，碳与金属形成碳化物颗粒，都能使金属增强。

在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高，C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7 nm，而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为
2 μm～5 μm，在增强金属的作用上有较大差别。

④新型催化剂
在发现C60以后，化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性。

C60具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属(如铂系金属和镍)形成一系列络合物。

例如C60与铂、锇可以结合成｛[(C2H5)3P]2Pt｝C60和C60OsO4·(四特丁基吡啶)等配位化合物，它们有可能成为高效催化剂。

日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6。

中国武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦)，对于硅氢加成反应具有很高的催化活性。

⑤光学应用
具有独特微观结构的C60具有特殊的光学性质，其中令人感兴趣的光学性质之一是光限制性，即在增加入射光的强度时，C60会使光学材料的传输性能降低。

光限制性对于保护眼睛具有重要意义。

以C60的光学限制性为基础，可研制出光限制产品，它只允许在敏化阈值以下(即对眼的危险阈值以下)的光通过，这样就起到了保护人眼免受强光损伤的作用。

⑥癌细胞的杀伤效应
C60经光激发后有很高的单线态氧的产率，而单线态氧与生物机体的生理生化功能、组织损伤、肿瘤以及光化治疗技术都有着重要关系。

当对C60的激发光强度达到4 000 lx时，癌细胞受单线态氧的作用已接近100%死亡，因此能有效地破坏癌细胞的质膜和细胞内的线粒体中质网和核膜等重要的癌细胞结构，从而导致癌细胞的损伤乃至死亡。

还有的研究指出，可以将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，也可以达到杀伤肿瘤细胞的目的。

⑦其他医疗功能
C60的衍生物具有抑制人体免疫缺损蛋白酶的活性的功能。

人体免疫缺损蛋白酶是一种导致艾滋病的病毒，因此，C60的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用。

C60还适宜于在生物系统中充当自由基清除剂和水溶性抗氧剂，自由基是导致某些疾病甚至肿瘤的有害物质，C60可望能够降低患病者血液中自由基的浓度，还可抑制畸形的和患病细胞的生长。

据报道,对C60分子进行掺杂,使C60分子在其笼内或笼外俘获其它原子或集团,形成类C60的衍生物.
例如C60F60,就是对C60分子充分氟化,给C60球面加上氟原子,把C60球壳中的所有电子"锁住",使它们不与其它分子结合,因此C60F60表现出不容易粘在其它物质上的特性,其润滑性比C60要好,可作超级耐高温的润滑剂,被视为"分子滚珠".再如,把K,Cs,Tl等金属原子掺进C60分子的笼内,就能使其具有超导性能.用这种材料制成的电机,只要很少电量就能使转子不停地转动.再有,C60H60这些相对分子质量很大的碳氢化合物热值极高,可作火箭的燃料,等等
Nanotubes C1,000,000 and beyond
1.1 历史
1970年，法国奥林大学的Endo首次用气相生长技术制成了直径为7nm的碳纳米丝，但遗憾的是他未对其结构进行细致的评估和表征。

1991年，美国海军实验室在一篇理论性文章中预计了一种碳纳米管的电子结构，并认为短期内很难将其成功合成。

1991年1月，日本NEC实验室的Iijima等首次报导了一种具有新型分子结构(纳米管)的碳的合成，并首次通过高分辨电镜观察到其结构为多层同轴管------Bucky T ube。

同年，莫斯科化学物理研究所的研究人员也几乎同时独立发现了碳纳米管和纳米管束，但是其纵横比很小。

1993年美国IBM Almaden公司实验室的Bethune等首次发现了单壁碳纳米管（Single-Walled)。

1996年美国的Smalley(诺贝尔奖金获得者)等合成了成行排列的管径分布很窄的单壁碳纳米管束。

近年来，中国科学院物理研究所解思深等实现了碳纳米管的定向生长,并成功合成了超长(毫米级)纳米碳管。

※1.2 纳米碳管的结构
采用高分辨电镜技术(HRTEM)可以观测到碳纳米管具有以C原子形成的六角晶格(二维石墨片)为基础的圆柱形结构，石墨片卷曲以形成管的圆筒部分，管两端以C原子的五边形或者七边形封顶。

纳米碳管根据内部结构不同又可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

※※单壁碳纳米管
单壁碳纳米管一般不存在缺陷。

SWNT中，C的六角点阵二维石墨片呈现出不同的卷曲形式，从而使得SWNT具有三种类型结构：
a: Armchair型(扶手椅型)
b: Zigzag (锯齿型)
c: Chiral型(手性型)
根据蜂窝形晶格中的六元环相对于管轴的取向，可将碳纳米管分为三类：单臂、锯齿形和手性碳纳米管。

命名起源于管边缘的横截面环的形状。

不同类型可依据一个碳纳米管的单胞来进行
解释，图中示出的AA’B’B方框为碳纳米管
的一单胞，手性矢量C h=na1+ma2(表示碳纳米
管上原子排列的方向)，记为(n,m) 。

a1和a2为
单位矢量，n和m为整数，手性角θ为手性矢
量与a1之间的夹角。

在此图中n=5，
m=3 [(n,m)=(5,3)]，为了形成纳米管，可以想
像，这个单胞被卷起来，使A与A’，B与B’相
重合，端部用二分之一富勒烯封顶，从而形成碳纳米管。

不同类型的碳纳米管具有不同的m, n值。

当石墨片卷起来形成纳米管的圆筒部分，手性矢量的端部彼此相重，手性矢量形成了纳米管圆形横截面的圆周，不同的m和n值导致不同纳米管结构。

当n=m，θ=30o时，形成armchair纳米管。

n或者m为0,θ=0，则形成zigzag纳米管。

θ处于0和30o之间，形成chiral纳米管。

一般，当（n-m）/3为整数时，这种(n，m)碳纳米管为金属性的。

所有的armchair纳米管是金属性
的，手性和锯齿纳米管中部分为金属，部分为半导体性的。

随着半导体纳米管直径的增加带隙变小，在大直径情况下，带隙为零。

※多壁碳纳米管
多壁纳米碳管一般由几个到几十个单壁碳纳米管同轴构成,直径和长度分别为2~30nm和0.1~50μm,其相邻的同轴面间距与石墨的层间距相当,约为0.34nm。

实际制得的多壁纳米碳管经常会出现缺陷。

1.3 纳米碳管的制备
碳纳米管的制备方法很多，单壁碳纳米管的热力学稳定性不及多壁碳纳米管,合成难度较大，因而加入催化剂是合成单壁碳纳米管的必要条件，但是多壁管的合成在有无催化剂的情况下都是有可能的。

电弧法合成
采用电弧可产生4000℃高温，在碳极燃烧过程中，电极间会发生物质的传递。

1991年，日本的Iijima 等就是用石墨电极在惰性气体中以电弧首次成功制备出纳米碳管。

CVD法，激光放电法等
利用CVD法等其他方法也可以成功制备出纳米碳管:
（1）中科院物理所谢思深等利用CVD方法制备出高密度、高纯度、高取向、大密度的碳纳米管阵列（2）韩国的Cheal等采用两步加热技术，利用CVD在较低温度下生长出排列规整的碳纳米管
热解法制备
烃类催化热解
a. 乙炔热解乙炔是裂解的最常用原料，通过添加适量Fe系和Co系等催化剂等提高其反应活性
b. 甲烷、乙烯和丙烯热解
c. 苯热解苯也是一种好的原料，但是这种方法较易生成多壁碳管
水热法
Jiang等研究出一种纳米碳管的新型制备方法---水热法，即在一定的溶剂条件下，利用高压釜进行反应，从而得到多壁和单壁碳管，这一方法大大降低了制备纳米碳管的反应温度。

Jiang Y et al , JACS, 2000, 122,12383
超临界流体技术
以色列的Motiei 等报道了采用超临界CO2与金属Mg反应制备CNT s的方法：他们将上述原料置于封闭体系中，在1000℃下加热3 h得到了纳米碳管和Fullerene.这一技术打破了认为纳米碳管的生长需用过渡金属做催化剂的普遍观点。

水中电弧法
清华大学（台湾）的Hsim Y.L.等将石墨电极插在装有去离子水的器皿中，通过电弧放电在两极间产生等离子体，从而在阴极沉积出CNT s；如果在水中加入无机盐类，则可以得到填充有金属的两端封闭的纳米碳管,该方法反应温度低，能耗较小。

特殊结构的碳纳米管制备
结构特殊的CNT s具有奇特的性质，可用于纳米电子元件，目前报导具有特殊结构的CNT s有Y型CNT s、纳米环、碳纳米管和管套管及线性相连的管等：
布朗大学的Jimmy Xu等用模板技术首次制备出了Y型CNT s：Li J.,Papadopoulos C. and Xu J., Nature, 1999, 402,253
钱逸泰院士提出了利用金属Mg在600℃下还原乙醇，从而制得高产率的Bamboo-Like多壁碳管的简便方法。

1999年，IBM的研究人员在超声中用酸处理激光消融法制备的单壁碳纳米管时，得到了环形SWNT s。

Richard Martel et al. ,Nature, 1999, 398, 299
2001年，日本的Sano等采用化学修饰的方法获得了环形的SWNT s。

2000年,中科院物理所的谢思深等人采用electricarc技术成功制得了直径为0.5nm的碳纳米管,这已经接近碳纳米管直径根据理论计算的下限(0.4nm),与一个C36分子的大小相当。

L.F.Sun, S.S.Xie,et.al., nature,2000,403, 384
1.4 纳米碳管的生长机理
CNT s的生长机理是个极复杂的问题，不同的制备工艺条件其生长过程不同，因此不同的研究者根据自己的实验方法和结果提出了不同的机理模型,比如电弧法中的封闭生长机理、开口生长机理、电场诱导生长模型，CVD法中的顶部生长机理、底部生长机理、VLS机理、碳帽（Y armulk)机理等等，可参阅相关文献。

1.5 纳米碳管的奇特物性
在目前的纳米结构产物中，单壁纳米碳管是人工制备的、理想的、分子级的一维纳米材料。

纳米碳管的电子波函数异常特殊，使得其电子能带出现了分裂的子带，又由于纳米碳管具有介观尺度，故表现出了与块体材料明显不同的奇特的物理性质。

力学性质
碳纳米管的抗拉强度达到50～200GPa，是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级。

近年来的理论和实验研究结果表明，SWNT s的杨氏模量与金刚石相当。

纳米碳管是最强的纤维，在强度与重量之比方面，这种纤维是最理想的。

如果用碳纳米管做成绳索，是迄今唯一可从月球挂到地球表面而不会被自身重量拉折的绳索，如果用它做成地球——月球载人电梯，人们来往月球和地球就方便了。

用这种轻而柔软、结实的材料做防弹背心那就更加理想了。

光学性质
碳纳米管Raman散射谱的结果表明：主要由（9,9），（10,10）单壁碳纳米管构成的束具有许多Raman 活性模，其中频率在1580波数附近的与管径无关，而频率在1680波数左右的强振动模与管径密切相关。

储氢性能
碳纳米管的中空结构，以及较石墨(0.335nm)略大的碳层间距(0.343nm)，是否具有更加优良的储氢性能，也成为科学家们关注的焦点。

※1.6 纳米碳管的应用（着重看大标题）
由于碳纳米管有着奇异的特性，因此人们对它的应用做了大量的研究，特别是单壁碳纳米管，它在机械、材料、电子、显微、储氢等方面的应用前景十分广阔。

碳纳米管复合材料
基于纳米碳管的优良力学性能可将其作为结构复合材料的增强剂。

纳米碳管还可作为功能增强剂填充到聚合物中，提高其导电性、散热能力等。

电磁干扰屏蔽材料及隐形材料
由于特殊的结构和介电性质,碳纳米管表现出较强的宽带微波吸收性能,它同时还具有质量轻、导电性可调变、高温抗氧化性能强和稳定性好等特点,是一种有前途的理想微波吸收剂,可用于隐形材料、电磁屏蔽材料或暗室吸波材料。

储氢材料
碳纳米管经过处理后具有优异的储氢性能,理论上单壁碳纳米管的储氢能力在10%以上,目前中国科学家制备的碳纳米管储氢材料的储氢能力达到4%以上,至少是稀土的2倍。

储存和凝聚大量的氢气可做成燃料电池驱动汽车。

锂离子电池
碳纳米管可用于锂离子电池负极材料。

碳纳米管的层间距略大于石墨的层间距，这有利于Li+的嵌入与迁出，它特殊的圆筒状构型不仅可使Li+从外壁和内壁两方面嵌入，又可防止因溶剂化Li+嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏。

碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性，消除极化。

场发射管（平板显示器）
在硅片上镀上催化剂, 在特定条件下使碳纳米管在硅片上垂直生长,形成阵列式结构,用于制造超高清晰度平板显示器, 清晰度可达数万线。

同时也可使碳纳米管在镍、玻璃、钛、铬、石墨、钨等材料上形成阵列式结构, 制造各种用途的场发射管。

1999年汉城三星高等技术研究所（SAIT）的研究人员将碳纳米管以薄膜方式分散在电子控制器件上，再在膜表面安置涂有磷光粉的玻璃，成功地制作了彩色场发射平板显示器。

催化剂载体
纳米材料比表面积大,表面原子比率大(约占总原子数的50%),使体系的电子结构和晶体结构明显改变,
表现出特殊的电子效应和表面效应。

如气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍,担载催化剂后极大提高催化剂的活性和选择性。

碳纳米管一旦在催化上获得应用,可望极大提高反应的活性和选择性,产生巨大的经济效益。

新型的电子探针
将碳纳米管修饰到扫描隧道电子显微镜探针的针尖上，可观察到原子缝隙底部的情况，用这种工具可以得到分辨率极高的生物大分子图像并用来识别一些特种原子。

如果在探头针尖上装上一个阵列基团，完全能够对整个表面的分子进行识别，这对于研究生物薄膜、细胞结构和疾病诊断是非常有意义的。

传感器
用碳纳米管去修饰电极，可以提高对H＋等的选择性，从而制成电化学传感器。

利用碳纳米管对气体吸附的选择性和碳纳米管的导电性，可以做成气体传感器。

在碳纳米管内填充光敏、湿敏、压敏等材料，可以制成纳米级的各种功能传感器。

纳米管传感器将会是一个很大的产业。

制作混纺材料
碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点，它可以与普通纤维混纺来制成防弹、保暖、隐身的军用装备。

有人说碳纳米管纺织的成功会使1951年英国喜剧片―The Man in The White Suit‖中幻想的无敌纤维成为现实。

纳米电动机
伯克利加州大学的亚历克斯·蔡特勒等人在2004年7月24日出版的《Nature》杂志上发表文章: 他们用碳纳米管造出世界上最小的电动机，它的直径约为500 纳米,只有头发丝直径的300分之一，能够在电压驱动下转动,纳米电动机的旋转叶片是一片长度不到300纳米, 安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上的金叶。

这种纳米电动机容易驱动、运动灵活，对温度和化学条件要求宽松，甚至在真空里也能运转，因此有着很大的应用潜力。

碳纳米管温度计Y ihua Gao, Nature, 2002, 415, 599
比钻石还硬的材料——石墨烯
※一、石墨烯材料的简介
1、定义
石墨烯（Graphene）是一种碳质新材料，由碳原子按六边形晶格整齐排布，结构非常稳定。

厚度只有0.335纳米,仅为头发的20万分之一，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，具有极好的结晶性、力学性能和电学质量。

石墨烯的理论比表面积高达2600m2/g ,具有突出的导热性能( 3000W·m-1·K-1 ) 和力学性能(1060 GPa) , 以及室温下较高的电子迁移率(15000 cm2·V-1·s-1) 。

此外,它的特殊结构,使其具有半整数的量子霍尔效应、永不消失的电导率等一系列性质，因而备受关注。

2、发现
Graphene(石墨烯) 是2004年由曼彻斯特大学科斯提亚•诺沃谢夫（Kostya Novoselov）和安德烈•盖姆（Andre Geim）发现的，他们使用的是一种被称为机械微应力技术（micromechanical cleavage）的简单方法。

正是这种简单的方法制备出来的简单物质——石墨烯推翻了科学界的一个长久以来的错误认识——任何二维晶体不能在有限的温度下稳定存在。

现在石墨烯这种二维晶体不仅可以在室温存在，而且十分稳定的存在于通常的环境下。

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。

如果有少量的五角元胞会使石墨烯翘曲; 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
二、石墨烯材料的制备
1、机械剥离法
通过机械力从新鲜石墨晶体的表面剥离石墨烯片层。

2、加热SiC法
通过加热单晶SiC脱除Si，在单晶(0001)面上分解出石墨烯片层。

Berger等人已经能可控地制备出单层. 或是多层石墨烯。

据预测这种方法很可能是未来大量制备石墨烯的主要方法之一。

3、模板法
1988年京谷隆等利用模板法在蒙脱土的层间形成了石墨烯片层，一旦脱除模板，这些片层就会白组装形成体相石墨。

一些研究小组正在探索如何利用二维模板的孔隙制备可自由存在的单层石墨烯片层，但至今尚无令人满意的结果报道。

4、晶膜生长
利用生长基质原子结构“种”出石墨烯.
5、化学法
1、机械剥离法
以1mm 厚的高取向高温热解石墨为原料,在石墨片上用干法氧等离子体刻蚀出一个5μm 深的平台(尺寸为20μm —2mm ,大小不等) ,在平台的表面涂上一层2μm 厚的新鲜光刻胶,焙固后,平台面附着在光刻胶层上,从石墨片上剥离下来。

用透明光刻胶可重复地从石墨平台上剥离出石墨薄片,再将留在光刻胶里的石墨薄片在丙酮中释放出来,将硅片浸泡其中,提出,再用一定量的水和丙酮洗涤。

这样,一些石墨薄片就附着在硅片上。

将硅片置于丙酮中,超声除去较厚的石墨薄片,而薄的石墨薄片( d < 10nm) 就被牢固地保留在SiO2表面上(这归结于它们之间较强的范德华力和毛细管作用力) 。

2、加热SiC法
首先,样品经过氧化或H2刻蚀表面处理,然后在超高真空下(1 ×10- 10 Torr) 经电子轰击加热到1 000 ℃,除去氧化物,并用俄歇电子能谱(AES) 监测,当氧化物完全去除后, 加热样品至1 250 —1 450 ℃,这时将形成石墨烯层,石墨烯的厚度与加热温度相关,且可通过AES (入射能为3keV) 中Si(92eV) 和C (271eV) 的峰强度测定石墨烯的厚度。

5、化学法
通过Diels-Alder反应Pd 催化的Hagihara-Sonogashira,Buchwald-Hartwig 或KumadaP Negishi 偶合等先合成六苯并蔻(HBC) ,然后在FeCl3或Cu (OTf) 2-AlCl3作用下环化脱氢得到较大平面的石墨烯。

※三、石墨烯材料的性质（着重看大标题）
1、力学性质——比钻石还要硬
数据转换分析：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。

美国机械工程师杰弗雷·基萨教授用一种形象的方法解释了石墨烯的强度：如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上，然后试图用一支铅笔戳穿它，那么需要一头大象站在铅笔上，才能戳穿只有保鲜膜厚度的石墨烯薄层。

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。

实现人类梦想
Dreams：对于强度比世界上最好的钢铁还要高上百倍的石墨烯，如果能加以利用，不仅可以造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至还可以制作23000英里长伸入太空的电梯，实现人类坐电梯进入太空的梦想。

美国国家航空航天局（NASA）悬赏400万美金鼓励科学家们进行这种电梯的开发
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，石墨烯具有零带隙的能带结构。

3、导电性。