石墨烯纳米材料.
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4.电学性质
其电导率可达106S/m，是室温下导电率最佳的材料。
二、石墨烯的合成与制备
制备方法
物理法：
微机械剥离法、取向附生法 、液相和气相直接剥离法、碳纳米管剪切法。
化学法：
化学氧化还原法、化学气相沉积法、化学溶液直接剥离法、SiC高温分
解法、PMMA碳化法、有机合成法。
1、机械剥离法：
机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法,主要通过机械力从 新鲜石墨晶体的表面剥离出石墨烯片层。早期的机械剥离法所制 得的石墨薄片通常含有几十至上百个片层,随着技术方法的改进,
LOGO
2.力学性质
Leabharlann Baidu
石墨烯强度高，可与金刚石媲美。实 测抗拉强度和弹性模量分布为125GPa和 1.1GPa。 同时具有良好的柔韧性，可弯曲。
LOGO
石墨烯的厚度只有一个碳原子厚，强 度却是钢材的100倍。
如果用一平方米的石墨烯做成吊床， 可以承受一只猫的重量，而吊床本身重量 不足1毫克，只相当于猫的一根胡须。
通过测量石墨烯的拉曼光谱我们可以判断石墨烯的层数、堆垛方式、缺陷多 少、边缘结构、张力和掺杂状态等结构和性质特征。
就判断石墨烯的层数而言，因为多层和单层石墨烯的电子色散不同，导致了 拉曼光谱的差异。1~4层石墨烯的G峰强度有所不同，且G’峰也有其各自的特征峰 型以及不同的分峰方法，因此，G峰强度和G’峰的峰型常被用来作为石墨烯层数 的判断依据。
2、外延生长法
外延生长方法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。 碳化硅外延生长法是指在高温下加热SiC单晶体，使得SiC表 面的Si原子被蒸发而脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重 构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
金属催化外延生长法是在超高真空条件下将碳氢化合物通入 到具有催化活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面， 通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。气体在吸附过 程中可以长满整个金属基底，并且其生长过程为一个自限过程， 即基底吸附气体后不会重复吸收，因此，所制备出的石墨烯多 为单层，且可以大面积地制备出均匀的石墨烯。
逐渐可以制备出层数为几个片层的石墨薄片。
机械剥离法被广泛用于石墨烯片层的制备,特别在石墨烯的一
些光学、电学性能研究中,一般均以机械剥离法作为主要的制 备方法。与其他方法相比较，机械剥离法是最简单的方法， 对实验室条件的要求非常简单，并且容易获得高质量的石 墨烯。
但制备的石墨烯薄片尺寸不易控制、重复性差，产率较低,而 且难以规模化制备单层石墨烯。
富勒烯：任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状，或管状结 构存在的物质，都可以被叫做富勒烯，富勒烯指的是一类物质。
LOGO
富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六 元环，而富勒烯中可能存在五元环
石墨稀的结构
LOGO 石墨稀又称单层石墨（目前世界上最薄的材料，仅有一个原子厚）
是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角形蜂窝状的二维晶体， 它可以包裹起来形成富勒烯，纳米管或堆叠成三维石墨。
三、石墨烯的表征——拉曼光谱（Raman）
石墨烯的拉曼光谱由若干峰组成，主要为G峰，D峰以及G’峰。
514nm激光激发下单层石墨烯的典型拉曼光谱
由图，G峰是石墨烯的主要特征峰， 由sp2碳原子的面内振动引起的，出 现在1580cm-1附近，该峰能有效反 映石墨烯的层数；D峰被认为是石 墨烯的无序振动峰，它是由于晶格 振动离开布里渊区中心引起的，用 于表征石墨烯样品中的结构缺陷或 边缘；G’峰是双声子共振二阶拉曼 峰，用于表征石墨烯样品中碳原子 的层间堆垛方式。
热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。虽然理论和实验界 都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在 实验中被制备出来。
LOGO
石墨烯的特性
1.光学特性
2008年，Nair发现石墨 烯在近红外和可见波段具 有极佳的光透射。他们将 悬浮的石墨烯薄膜覆盖在 十几个μm量级的孔洞上， 发现单层石墨烯的透光率 可达97.7%，高度透明， 而且透光率随层数的增加 呈线性减少的趋势。
因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，
石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最 好 的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300， 远远超过了电子在一般导体中的运动速度。在塑料里掺入 百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入 千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。 在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材 料，用于制造汽 车、飞机和卫星。
就判断石墨烯的缺陷而言，带有缺陷的石墨烯在1350cm-1附近会有拉曼D峰， 一般用D峰与G峰的强度比（ID/IG）以及G峰的半峰宽（FWHM）来表征石墨烯中 的缺陷密度 。
除拉曼光谱以外，石墨烯的表征还有很多方法:X射线衍射（XRD）,原子力 显微镜（AFM）,扫描隧道显微镜（STM）等。
四，石墨烯的应用
石墨烯五大应用领域
1.光电产品领域，以其非常好的透光性、导电性和可弯曲性，在触摸屏、可穿戴设
备、OLED（有机电激光显示）、太阳能等领域中发挥作用。这也是目前公认最 可能首先实现商品化的领域。
2.能源技术领域，主要依赖于石墨烯超高的比表面积、超轻的重量和非常好的导电
3.热学性质
1.石墨烯的导热率高达5300W/mK，是室温下铜的热导率的10倍多，比金刚石
的热2导.石率墨要烯高片，层和沿碳平纳面米方管向的导热热导具率有相L各当O向；G异O性；
3.导热率随温度的增加而逐渐减少； 4.随着石墨烯层数的增加，热导率逐渐降低，当层数达到5-8层以上，减少到石 墨的热导率值。
石墨烯的简介与性质
碳的同素异形体： 零维（石墨稀量子点（GQDs），富勒烯）
一维（碳纳米管，石墨稀纳米带）LOGO
二维（石墨稀） 三维（石墨，金刚石）
悬挂键 ：一般晶体因晶格在表面处突然终 止，在表面的最外层的每个原子将有一个未 配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键 称为悬挂键。
当石墨烯片具有有限的面积时,便形成了零维的 石墨烯量子点,这种量子点可以具有不同的几何 形状，如矩形，三角形和六边形等形状的量子 点,这几种量子点的边界可以完全是锯齿型或扶 手椅型。
其电导率可达106S/m，是室温下导电率最佳的材料。
二、石墨烯的合成与制备
制备方法
物理法：
微机械剥离法、取向附生法 、液相和气相直接剥离法、碳纳米管剪切法。
化学法：
化学氧化还原法、化学气相沉积法、化学溶液直接剥离法、SiC高温分
解法、PMMA碳化法、有机合成法。
1、机械剥离法：
机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法,主要通过机械力从 新鲜石墨晶体的表面剥离出石墨烯片层。早期的机械剥离法所制 得的石墨薄片通常含有几十至上百个片层,随着技术方法的改进,
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2.力学性质
Leabharlann Baidu
石墨烯强度高，可与金刚石媲美。实 测抗拉强度和弹性模量分布为125GPa和 1.1GPa。 同时具有良好的柔韧性，可弯曲。
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石墨烯的厚度只有一个碳原子厚，强 度却是钢材的100倍。
如果用一平方米的石墨烯做成吊床， 可以承受一只猫的重量，而吊床本身重量 不足1毫克，只相当于猫的一根胡须。
通过测量石墨烯的拉曼光谱我们可以判断石墨烯的层数、堆垛方式、缺陷多 少、边缘结构、张力和掺杂状态等结构和性质特征。
就判断石墨烯的层数而言，因为多层和单层石墨烯的电子色散不同，导致了 拉曼光谱的差异。1~4层石墨烯的G峰强度有所不同，且G’峰也有其各自的特征峰 型以及不同的分峰方法，因此，G峰强度和G’峰的峰型常被用来作为石墨烯层数 的判断依据。
2、外延生长法
外延生长方法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。 碳化硅外延生长法是指在高温下加热SiC单晶体，使得SiC表 面的Si原子被蒸发而脱离表面，剩下的C原子通过自组形式重 构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
金属催化外延生长法是在超高真空条件下将碳氢化合物通入 到具有催化活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面， 通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。气体在吸附过 程中可以长满整个金属基底，并且其生长过程为一个自限过程， 即基底吸附气体后不会重复吸收，因此，所制备出的石墨烯多 为单层，且可以大面积地制备出均匀的石墨烯。
逐渐可以制备出层数为几个片层的石墨薄片。
机械剥离法被广泛用于石墨烯片层的制备,特别在石墨烯的一
些光学、电学性能研究中,一般均以机械剥离法作为主要的制 备方法。与其他方法相比较，机械剥离法是最简单的方法， 对实验室条件的要求非常简单，并且容易获得高质量的石 墨烯。
但制备的石墨烯薄片尺寸不易控制、重复性差，产率较低,而 且难以规模化制备单层石墨烯。
富勒烯：任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状，或管状结 构存在的物质，都可以被叫做富勒烯，富勒烯指的是一类物质。
LOGO
富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六 元环，而富勒烯中可能存在五元环
石墨稀的结构
LOGO 石墨稀又称单层石墨（目前世界上最薄的材料，仅有一个原子厚）
是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角形蜂窝状的二维晶体， 它可以包裹起来形成富勒烯，纳米管或堆叠成三维石墨。
三、石墨烯的表征——拉曼光谱（Raman）
石墨烯的拉曼光谱由若干峰组成，主要为G峰，D峰以及G’峰。
514nm激光激发下单层石墨烯的典型拉曼光谱
由图，G峰是石墨烯的主要特征峰， 由sp2碳原子的面内振动引起的，出 现在1580cm-1附近，该峰能有效反 映石墨烯的层数；D峰被认为是石 墨烯的无序振动峰，它是由于晶格 振动离开布里渊区中心引起的，用 于表征石墨烯样品中的结构缺陷或 边缘；G’峰是双声子共振二阶拉曼 峰，用于表征石墨烯样品中碳原子 的层间堆垛方式。
热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。虽然理论和实验界 都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯在 实验中被制备出来。
LOGO
石墨烯的特性
1.光学特性
2008年，Nair发现石墨 烯在近红外和可见波段具 有极佳的光透射。他们将 悬浮的石墨烯薄膜覆盖在 十几个μm量级的孔洞上， 发现单层石墨烯的透光率 可达97.7%，高度透明， 而且透光率随层数的增加 呈线性减少的趋势。
因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，
石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最 好 的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300， 远远超过了电子在一般导体中的运动速度。在塑料里掺入 百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入 千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。 在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材 料，用于制造汽 车、飞机和卫星。
就判断石墨烯的缺陷而言，带有缺陷的石墨烯在1350cm-1附近会有拉曼D峰， 一般用D峰与G峰的强度比（ID/IG）以及G峰的半峰宽（FWHM）来表征石墨烯中 的缺陷密度 。
除拉曼光谱以外，石墨烯的表征还有很多方法:X射线衍射（XRD）,原子力 显微镜（AFM）,扫描隧道显微镜（STM）等。
四，石墨烯的应用
石墨烯五大应用领域
1.光电产品领域，以其非常好的透光性、导电性和可弯曲性，在触摸屏、可穿戴设
备、OLED（有机电激光显示）、太阳能等领域中发挥作用。这也是目前公认最 可能首先实现商品化的领域。
2.能源技术领域，主要依赖于石墨烯超高的比表面积、超轻的重量和非常好的导电
3.热学性质
1.石墨烯的导热率高达5300W/mK，是室温下铜的热导率的10倍多，比金刚石
的热2导.石率墨要烯高片，层和沿碳平纳面米方管向的导热热导具率有相L各当O向；G异O性；
3.导热率随温度的增加而逐渐减少； 4.随着石墨烯层数的增加，热导率逐渐降低，当层数达到5-8层以上，减少到石 墨的热导率值。
石墨烯的简介与性质
碳的同素异形体： 零维（石墨稀量子点（GQDs），富勒烯）
一维（碳纳米管，石墨稀纳米带）LOGO
二维（石墨稀） 三维（石墨，金刚石）
悬挂键 ：一般晶体因晶格在表面处突然终 止，在表面的最外层的每个原子将有一个未 配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键 称为悬挂键。
当石墨烯片具有有限的面积时,便形成了零维的 石墨烯量子点,这种量子点可以具有不同的几何 形状，如矩形，三角形和六边形等形状的量子 点,这几种量子点的边界可以完全是锯齿型或扶 手椅型。