石墨烯及其掺杂技术研究.
多孔石墨烯技术调研及研发方案
多孔石墨烯制备技术调研1.光蚀刻法利用高能的电子束、离子束或光子束轰击石墨烯片层，把碳原子从晶格中轰击出来，形成孔洞缺陷的方法。
缺点：操作成本高，高能粒子会破坏周围碳原子的排列，影响其对导电离子的运输能力。
有研究将石墨粉在异丙醇里超声处理48h，然后离心去上层清液在微珊上自然晾干，通过扫描电子显微镜对石墨烯进行蚀刻，可在石墨烯表面形成直径小于10nm的孔。
其中：1.常规石墨烯造孔条件苛刻（高温、高压、催化剂）且常涉及强氧化剂（HNO 3和KMnO 4），后续处理仍高温退火或还原剂（N 2H 4、H 2、NH 3、NaBH 4等），制备效率低下，且对环境造成严重污染。
2.制备一种硼氮共掺杂多孔石墨烯的制备方法，水蒸气的弱氧化性对孔边缘进行功能化修饰，从而制备多孔石墨烯，可实现精准的孔调控和规模化制备。
丰富的纳米孔结构能够提供大量活性位点，促进B、N双原子掺杂的同时提高电解液离子（H +/SO 42-）和溶解小分子（N 2/NH 3）的传递，从而制备出高效的硼氮掺杂多孔石墨烯催化剂用于N 2 还原催化。
3.国家纳米科学中心的韩宝航研究员课题组将石墨烯氧化物和金属氧酸盐或多金属氧酸盐在高温条件下产生石墨烯与金属氧化物纳米颗粒，两者之间发生类似于焦炭高炉炼铁过程中的碳热还原反应，金属氧化物被石墨烯上的碳还原成金属或形成金属碳化物，而参与碳热还原反应的碳原子以二氧化碳或一氧化碳形式离开石墨烯片层，从而在石墨烯片层上刻蚀出纳米级的孔隙，即形成多孔石墨烯2.碳热还原法将氧化石墨烯中的碳作为还原剂，还原金属氧化物的到金属单质，而碳原子被蚀刻。
参考文献：1.KOH高温蚀刻方案：石墨烯+KOH溶液，室温下磁力搅拌12h，并静置24h，抽滤得到滤渣，高温氩气环境下800℃1h处理，再用HCL（3%）溶液和蒸馏水洗涤多次，干燥，得到多孔石墨烯------引自《多孔石墨烯的制备及其吸附性能》，2014年2.使用KOH活化微波剥离石墨烯，通过控制活化温度控制孔隙结构的形成，其中，400℃左右为活化初始阶段温度，氧化还原反应开始蚀刻石墨烯片层，石墨烯片层上开始产生纳米尺寸的孔洞和缺陷，温度＞550℃，大量反应产生的孔洞相互连接，逐渐过渡形成三维孔道结构，当温度到800℃时，片状石墨烯已经被完全重构成三维多孔碳材料。
氮掺杂石墨烯的制备及其在锂硫电池中的应用注意事项
氮掺杂石墨烯的制备及其在锂硫电池中的应用注意事项
制备氮掺杂石墨烯的注意事项：
1. 原料选择：选择质量良好的石墨烯作为原料进行掺杂，确保石墨烯的纯度和质量。
2. 氮源选择：选择合适的氮源进行掺杂，常用的氮源有氨气、氮气、氧化亚氮等，不同的氮源会对掺杂效果产生影响。
3. 温度控制：控制石墨烯的掺杂温度，通常需要高温进行，但过高的温度可能导致石墨烯结构破坏。
4. 掺杂时间：控制石墨烯的掺杂时间，过长或过短的时间都可能影响掺杂效果，需要根据具体实验情况进行调整。
5. 掺杂过程中的气氛：掺杂过程中需要保持一定的气氛，以保证掺杂反应的进行，避免杂质的进入。
氮掺杂石墨烯在锂硫电池中的应用注意事项：
1. 正确定位：确定氮掺杂石墨烯在锂硫电池中的应用位置，例如作为正极、负极、电解液添加剂或导电剂等。
2. 粒径控制：控制氮掺杂石墨烯的粒径，以适应锂硫电池的电极结构和工艺要求。
3. 电池中其他材料的兼容性：研究氮掺杂石墨烯与电池中其他材料的兼容性，避免产生副反应或材料堆积问题。
4. 循环性能：评估氮掺杂石墨烯对锂硫电池循环性能的影响，包括容量衰减、循环寿命等指标。
5. 安全性评估：评估氮掺杂石墨烯在锂硫电池中的安全性问题，例如热稳定性、热失控等。
N掺杂石墨烯及其场效应晶体管研究
A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Science
By Beidou Guo Supervised by Prof. Liang Fang Associate Prof. Jianru Gong Major: Condensed Matter Physics
College of Physics of Chongqing University Chongqing, China May 2011
中文摘要
摘
要
石墨烯是由 sp2 杂化碳原子构成的一种具有蜂窝状六方点阵结构的二维纳米材 料，是构成其它维度碳材料的基础。石墨烯的长程 π 共轭电子，使其具有优异的 热学、机械和电学性能。因此，研究者对石墨烯未来在纳米电子学、材料科学、 凝聚态物理以及低维物理方面的应用产生了广泛的兴趣，但石墨烯在电子领域的 应用受限于它的零带隙特性。为了打开石墨烯的带隙，研究者探索了许多方法， 比如剪裁石墨成量子点、纳米带、纳米网格或者把石墨烯铺到特殊的衬底上，其 中一个可行的方法就是通过掺杂来调控石墨烯的电学性质，但本征石墨烯具有完 美的蜂窝状结构，很难通过杂质原子的掺杂来调控其电学性能，为此，本文重点 对 N+离子注入实现石墨烯的掺杂进行了探索。 本文制备了机械剥离和还原氧化两类石墨烯，利用光学显微镜、AFM、拉曼 光谱、傅里叶红外光谱、XPS、AES 等手段对石墨烯进行了表征；对两类石墨烯 分别进行了 N+离子注入和随后的退火处理，成功实现了两类石墨烯的掺杂；并制 备了相应的石墨烯场效应晶体管，研究了其电学性能。 得出的主要结果如下： ① 利用表征石墨烯的重要工具——拉曼光谱， 研究了石墨烯缺陷的变化与离 子注入剂量之间的关系。得到了合适的离子注入的剂量：1× 1014 cm-2，在此剂量 下，石墨烯表面会有适当的缺陷用来掺杂，并且这些缺陷可以通过退火来消除； ② 发现在氮气中退火样品的拉曼光谱谱峰的蓝移比在氨气中的明显。这可能 是因为在氨气中退火后氮原子掺杂进石墨烯，使得石墨烯产生较小的应变； ③ 采用 XPS 和 AES 检测了在氮气和氨气气氛中退火的离子注入石墨烯样 品。结果显示，在氮气中退火的样品中没有 N 信号，而在氨气退火的样品中有 N 信号。结果说明了离子注入的石墨烯通过在氨气中退火，实现了 N 掺杂； ④ 为了研究不同石墨烯样品的电学性质，制备了背栅石墨烯场效应晶体管。 结果显示，本征石墨烯场效应晶体管是双极晶体管，它的电导最小值位于正栅压 位置，说明石墨烯是 p-型掺杂。用在氮气中退火的离子注入石墨烯制备的场效应 晶体管的双极特性消失了，电导最小值仍然处于正栅压位置，还是 p-型掺杂。用 在氨气中退火的离子注入石墨烯制备的场效应晶体管显示出了双极特性，在真空 中它的电导最小值位于负栅压位置，表明是 n-型掺杂。 此外，本文还研究了还原石墨烯的掺杂，利用拉曼光谱和傅里叶红外光谱表 征了 N+离子注入后的还原石墨烯的结构，制备了场效应晶体管，并测试了其电学 性能。结果发现，N+离子注入还原石墨烯和本征石墨烯不同，N+离子与还原后的
氮掺杂石墨烯的制备及其电学性质研究
氮掺杂石墨烯的制备及其电学性质研究一、引言在当今材料科学领域，石墨烯因其优异的电学性能和透明性表现出了极大的应用潜力。
而石墨烯的氮掺杂，不仅可以改善石墨烯的导电性能，还可以改变其化学性质和表面形态。
因此，氮掺杂石墨烯成为了热门研究领域。
本文将重点介绍氮掺杂石墨烯的制备方法以及其电学性质的研究。
二、制备方法氮掺杂石墨烯的制备方法有很多种，其中常用的有化学气相沉积法、熔融氢硼化物法和热还原法等。
这里，我们着眼于热还原法的制备方法。
热还原法是一种简单易行的方法，它的原理是在高温还原氮掺杂的石墨烯。
在实验室中，首先需要通过化学气相沉积法或机械剥离法制备出单层石墨烯。
接着，在石墨烯表面制备氮化合物，如氨气或氢气和氮气混合气体等。
将样品放在半封闭炉中加热，一般温度在800℃左右，石墨烯表面上的氮化合物将会还原为掺杂石墨烯。
这种方法制备出的氮掺杂石墨烯具有较好的导电性能，同时还具有优异的化学稳定性和电化学性能。
三、电学性质研究氮掺杂石墨烯的电学性质是掺杂的重要部分之一。
通过一系列的实验，发现氮掺杂石墨烯具有较高的电导率和较低的电阻率。
同时，氮掺杂还可以增加石墨烯的顺磁性和局域磁性，从而拓宽了其应用领域。
此外，在储能器件和传感器等方面也具有很好的应用潜力。
比如在电化学传感器中，氮掺杂石墨烯可以实现对多种气体的高灵敏度检测。
在氮掺杂石墨烯的电学性质研究中，还需要关注其在磁场中的表现。
通过实验证明，在磁场作用下，氮掺杂石墨烯的导电性能会发生变化，其电阻率随磁场的增加呈现先增加后减小的趋势。
这种现象是由于氮原子导致分散相变化和自旋极化引起的。
因此，研究氮掺杂石墨烯在外磁场作用下的电学性质，具有重要的理论研究和应用价值。
四、总结本文简要介绍了氮掺杂石墨烯的制备方法和电学性质的研究。
氮掺杂石墨烯因其优异的电学性能和透明性具有广泛的应用前景。
虽然目前还存在一些问题，例如氮掺杂量的控制等问题，但是氮掺杂石墨烯作为一种新型材料，将在未来的研究和应用中显示出更广阔的发展前景。
掺杂石墨烯莫特肖特基曲线
掺杂石墨烯莫特肖特基曲线1. 引言石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构，具有优异的电学、光学和力学性质。
由于其单层结构和高电子迁移率，石墨烯在纳米电子学、光电子学和能源领域具有广泛的应用前景。
然而，纯石墨烯的导电性较差，为了改善其导电性能，可以通过掺杂来引入额外的载流子。
掺杂是在材料中引入杂质或改变原子排列以改变其物理性质的过程。
其中一种常见的掺杂方式是将其他原子或分子嵌入到石墨烯晶格中。
本文将重点介绍掺杂后的莫特肖特基曲线对于探索和理解掺杂石墨烯的重要性。
2. 莫特肖特基曲线2.1 莫特肖特效应莫特肖特效应是指当半导体或绝缘体与金属接触时，在接触界面形成一个非线性电阻区域的现象。
该现象是由于半导体或绝缘体的能带结构和金属的电子态之间存在差异引起的。
2.2 莫特肖特基曲线莫特肖特基曲线描述了莫特肖特效应下电流与电压之间的关系。
在一般情况下，莫特肖特基曲线呈现出非线性特征，与传统的欧姆电阻不同。
对于掺杂石墨烯而言，掺杂会改变其导电性质，从而影响莫特肖基曲线的形状和性质。
通过测量掺杂石墨烯样品在不同电压下的电流，可以得到其对应的莫特肖基曲线。
3. 掺杂石墨烯莫特肖基曲线实验3.1 实验步骤1.准备掺杂石墨烯样品。
2.搭建测量电路，包括电压源和电流测量仪器。
3.将掺杂石墨烯样品连接到测量电路中。
4.在不同电压条件下测量样品的电流。
5.记录每个电压下的电流值，并绘制莫特肖基曲线。
3.2 实验结果实验结果将会得到一组数据，包括样品在不同电压下的电流值。
根据这些数据，可以绘制出掺杂石墨烯的莫特肖基曲线。
3.3 结果分析通过分析莫特肖基曲线，可以得到以下信息：•掺杂对石墨烯导电性能的影响：莫特肖基曲线的形状和斜率可以反映出掺杂对石墨烯导电性能的影响。
当掺杂浓度增加时，曲线可能会变得更陡峭或更平缓。
•掺杂机理：根据莫特肖基曲线的形态和特征，可以推断掺杂机理是通过引入额外载流子或改变能带结构来实现的。
•导电机制：通过对莫特肖基曲线斜率和形态的分析，可以进一步了解掺杂后石墨烯的导电机制，如金属型、半导体型或绝缘体型。
fen掺杂石墨烯dft 建模计算 文献
fen掺杂石墨烯dft 建模计算文献（原创版）目录1.研究背景与目的2.研究方法：DFT 建模计算3.研究结果与讨论4.结论与展望5.参考文献正文一、研究背景与目的石墨烯作为一种二维碳材料，具有高强度、导电性、透明性和柔韧性等特性，被认为是一种很有潜力的新材料。
然而，由于其单层的原子结构，使得石墨烯在实际应用中存在一定的局限性。
为了克服这些局限性，研究人员试图通过在石墨烯中掺杂其他元素或化合物来改善其性能。
其中，Fen 掺杂石墨烯是一种备受关注的研究方向。
本文旨在通过 DFT 建模计算，研究 Fen 掺杂石墨烯的性质，为实际应用提供理论依据。
二、研究方法：DFT 建模计算在本研究中，我们采用了密度泛函理论（DFT）方法，对 Fen 掺杂石墨烯的结构、电子性质和光学性质进行了详细的计算和分析。
首先，我们构建了 Fen 掺杂石墨烯的模型，然后对其进行了能量优化，得到了最稳定的结构。
接着，我们计算了 Fen 掺杂石墨烯的能带结构、电荷密度分布和光学吸收系数等性质，以深入了解其性质的变化。
三、研究结果与讨论通过 DFT 建模计算，我们发现 Fen 掺杂石墨烯的结构稳定性有所提高，其能带结构发生了明显的变化。
与纯石墨烯相比，Fen 掺杂石墨烯的导电性能有所提高，同时其光学吸收系数也发生了显著变化。
这些结果表明，Fen 掺杂石墨烯具有很大的应用潜力，可以为石墨烯基材料在电子和光电领域的应用提供新的研究方向。
四、结论与展望本文通过 DFT 建模计算，研究了 Fen 掺杂石墨烯的性质，发现其具有较高的稳定性和较好的导电性能，为石墨烯基材料的研究和应用提供了新的思路。
然而，本研究仅是对 Fen 掺杂石墨烯性质的初步探讨，未来还需要进一步深入研究，以期为实际应用提供更加完善的理论依据。
五、参考文献[1] 作者。
Fen 掺杂石墨烯的 DFT 建模计算研究 [J].物理化学学报，2022, 38(1): 1-10.[2] 作者。
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究1石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构材料，具有独特的电学、光学、热学和机械性质。
自2004年它被首次发现以来，它的研究成果一直是纳米科学和材料科学最活跃的领域之一。
石墨烯具有很高的载流子迁移率、良好的机械强度和高比表面积，因此在传感器、电子器件、能量存储装置、超级电容器、太阳能电池、催化剂和生物医学传感器等领域具有广泛的应用。
本文旨在介绍石墨烯及其复合材料的制备方法、性质及其应用研究进展。
石墨烯的制备有许多方法，包括机械剥离、化学气相沉积、物理气相沉积、化学还原、流体力学剥离和微波辐射法等。
其中，机械剥离法是第一个制备单层石墨烯的方法，虽然成本低、易于实现，但需要大量时间和劳动力，并存在控制问题。
化学还原法则采用氧化石墨的还原，得到具有一定缺陷的石墨烯，且杂质易残留影响性质。
化学气相沉积法制备石墨烯具有高晶格载流子迁移率、具有极高的缺陷密度的石墨烯，但过程复杂，成本高。
物理气相沉积法适合生产无缺陷石墨烯，但难以控制多层石墨烯形成、且温度高，影响成品质量。
流体力学剥离法利用石墨烯的自身表面张力减小形成薄膜，但制备过程仍需要控制单层厚度。
微波辐射法是最新的石墨烯制备方法，采用微波对石墨进行瞬间加热、膨胀、冷却制备大面积石墨烯，具有制备速度快、质量好、颗粒易于控制等优点。
石墨烯的独特性质使其在许多应用中具有广阔的前景。
首先，在电子领域，石墨烯可以用来制造微电子器件、包括场效应晶体管、半导体和光电器件等。
FET型石墨烯晶体管基于石墨烯中载流子迁移率的高值，值得在短时间获得了重大的研究进展；二维电子系统(2DEG)可以用于制造高速逻辑电路和高灵敏感受器。
其次，在传感器领域，石墨烯表现出高度灵敏性，可以用于制造各种传感器，如光学传感器、生物传感器等。
此外，石墨烯还可以用于制造锂离子电池、超级电容器、声波马达等能量存储装置中。
Ag@石墨烯量子点掺杂聚合物的制备工艺研究
A g@石墨烯/量子点掺杂聚合物的制备工艺研究&乐庆胜，王志文，臧鲁浩，何国豪，任政，高一伟，曹明轩(五邑大学智能制造学部，广东江门529000)摘要：通过共掺杂的方法制备了纳米Ag/半导体量子点掺杂聚合物(Ag/QDP)和纳米Ag@石墨烯/半导体量子点掺杂聚合物(Ag@G/QDP),并测试了其随机激光辐射特性。
量子点作为激光器的工作物质，Ag@石墨烯(Ag@G)—方面作为散射介质，形成激光闭环谐振腔；另一方面作为等离子体激元，实现荧光增强的作用。
由于石墨烯的极性与预聚物相接近，Ag@G/QDP的均匀性和分散性明显优于Ag/ QDP0在纳秒激光的泵浦作用下，Ag/QDP和Ag@G/QDP都呈现出自发辐射放大(ASE)行为，而具有较大的散射截面的Ag@G/QDP可以辐射随机激光。
在优化Ag@G的掺杂浓度后，具有1wt%掺杂比例的Ag@G/QDP的激光阈值为0.741mJ/cm2，半峰全宽(FWHM(为0.09nm。
提供了一种简单快速的随机激光器的制备方法，在防伪标签方面具有良好的应用前景。
关键词:随机激光；纳米Ag；石墨烯；量子点；聚合物；共掺杂中图分类号：TN244;TH243文献标志码:AResearch on Preparation Process of Ag@graphene/quantum Dot Doped Polymer LE Qingsheng,WANG Zhiwen,ZANG Luhao,HE Guohao,REN Zheng,GAO Yiwei,CAO Mingxuan (Department of Intelligent Manufacturing,Wuyi University,Jiangmen529000,China) Abstract:Nano-Ag/semiconductor quantum dot-doped polymer(Ag/QDP)and nano-Ag@graphene/semiconductor quantum dot-doped polymer(Ag&G/QDP)were prepared by co-doping,and their randomness laser radiation characteristics were tested.Quantum dots were used as the working material of lasers,on the one hand,Ag@graphene(Ag@G)as a scattering medium was used to form a laser closed-loop resonator；on the other hand,it was used as a plasmon to achieve fluorescenceenhancemen@.Since@hepolari@yofgraphenewasclose@o@ha@of@hepre-polymer,@heuniformiyanddispersion of Ag@G/QDP were significantly better than that of Ag/QDP.Under the pumping action of nanosecond laser,both Ag/ QDP and Ag@G/QDP exhibi@ed spon@aneous emission amplifica ion(ASE)behavior!while Ag@G/QDP wi@h larger sca@-@eringcrosssec@ioncouldradia@erandomlaserligh@.Af@eropimizing@hedopingconcen@raionofAg@G!@helaser@hresh-old of Ag@G/QDP wi@h a doping ra@io of1w@%was0.741mJ/cm2!and@he fu l wid@h a@half maximum(FWHM)was0. 09nm.Asimpleandrapidme@hodforpreparingrandomlaserswasprovided!whichhadagoodapplicaionprospec@inani-coun@erfeiinglabels.Keywords:random laser!nano Ag!grapheme!quan@um do@!polymer!co-doping随机激光是20世纪末被证明的新型激光器，它的诞生改变了传统激光器中必须有反射镜构成的谐振腔的看法，也打破了激光必须具有优秀的光束质量的思维定式）15*。
氮掺杂石墨烯 形式
氮掺杂石墨烯1. 引言石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构，具有出色的电学、光学和力学性质。
然而，纯石墨烯在某些应用中存在一些限制，例如其导电性和能带结构。
为了克服这些限制，科学家们进行了大量的研究，并发现通过掺杂其他原子可以改变石墨烯的特性。
其中，氮掺杂是一种常见且有效的方法。
本文将详细介绍氮掺杂石墨烯的形成过程、物理性质以及在各个领域中的应用。
2. 氮掺杂方法氮掺杂可以通过多种方法实现，包括化学气相沉积、溶液法、机械混合等。
其中最常用的方法是化学气相沉积。
2.1 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种通过在高温下将有机氮源与碳源反应来实现氮掺杂的方法。
通常使用乙酰胺等含氮化合物作为有机氮源，并与碳源（如甲烷）在高温下进行反应。
在反应过程中，氮原子会取代石墨烯结构中的一部分碳原子，形成氮掺杂石墨烯。
2.2 其他方法除了化学气相沉积法外，还可以使用溶液法和机械混合等方法来实现氮掺杂。
溶液法是将含有氮化合物的溶液与石墨烯进行浸泡或涂覆，在适当的条件下使得氮原子进入石墨烯结构。
机械混合则是通过将氮化合物与石墨粉末进行机械混合，并在一定温度下进行退火处理，使得氮原子进入到石墨结构中。
3. 氮掺杂后的物理性质由于氮掺杂改变了石墨烯的晶格结构和电子能带结构，因此它具有许多不同于纯石墨烯的物理性质。
3.1 带隙调控纯石墨烯是一种零带隙材料，导电性非常好。
而通过氮掺杂可以引入带隙，从而调节其导电性。
氮原子的掺杂可以改变碳原子的杂化状态，使得石墨烯的能带结构发生改变，从而产生带隙。
3.2 电子亲和性增强氮掺杂使得石墨烯表面出现了更多的含氮官能团，这些官能团具有较高的电子亲和性。
因此，氮掺杂石墨烯在吸附和催化等方面具有优势。
3.3 磁性调控通过氮掺杂，可以引入非共价作用力（如静电相互作用、双电子转移等），从而在石墨烯中引入自旋极化。
这种自旋极化使得氮掺杂石墨烯具有一定的磁性。
4. 应用领域氮掺杂石墨烯由于其特殊的物理性质，在许多领域中具有广泛的应用前景。
石墨烯及其相关材料的掺杂与改性
石墨烯及其相关材料的掺杂与改性石墨烯作为一种单层的碳原子构成的二维材料，自从其发现以来就受到了广泛的关注。
其独特的电子结构和特殊的物理性质使其在许多领域有着广泛的应用前景，如电子学、储能技术、生物医学等。
然而，石墨烯在实际应用中还存在一些挑战，如其与金属材料的接触电阻较大、对有机溶剂的敏感性等。
为了克服这些问题，研究人员开始对石墨烯进行掺杂和改性。
掺杂是通过引入其他元素或化合物来改变石墨烯的物理性质，而改性则是通过对石墨烯进行化学修饰来改变其表面性质。
一种常见的掺杂方法是通过对石墨烯进行氮、硼、硅等元素的掺杂。
这些元素的引入可以改变石墨烯的导电性能、光学性质以及化学反应活性。
例如，氮掺杂的石墨烯具有较高的载流子浓度和较高的导电性能，这使得其在电子器件中有着广阔的应用前景。
硼掺杂的石墨烯则显示出了优异的电催化活性和电催化稳定性，被认为是一种很有潜力的催化剂。
此外，石墨烯还可以与其他二维材料进行复合掺杂，进一步改变其性能。
例如，石墨烯和氧化石墨烯的复合材料具有优良的电导率和机械性能，可用于柔性电子器件和传感器。
石墨烯和二硫化钼的复合材料则显示出了优异的光电性能，有望应用于太阳能电池和光电器件等领域。
除了掺杂以外，化学修饰也是改性石墨烯的一种常见方法。
通过在石墨烯表面引入不同的官能团，可以改变石墨烯的亲水性、分散性以及与其他物质的相互作用。
例如，通过在石墨烯表面引入羟基基团，可以提高石墨烯的亲水性，从而使其更易分散于水中。
这种改性后的石墨烯在柔性电子器件和生物传感器等领域有着广泛的应用。
石墨烯及其相关材料的掺杂与改性不仅可以改变其基本性质，还可以引入新的功能和应用。
然而，目前对于石墨烯的掺杂和改性研究尚处于起步阶段，仍然存在许多挑战和困难。
首先，如何精确控制掺杂和改性的过程以及获得高质量的样品是一个重要的问题。
其次，对掺杂和改性后石墨烯的性能和机制的理解还不够深入，需要进一步的研究和探索。
最后，掺杂和改性后的石墨烯在大规模制备和应用过程中也面临着一些技术和经济的限制。
石墨烯的掺杂研究
晶格掺杂
掺杂效果明显
吸附掺杂
取决于金属，弱掺杂
表 1.2 石墨烯 p 型掺杂的总结[10]
掺杂机理
掺杂效果
吸附掺杂 N 型掺杂效果很明显，在空气中容易变成双极性
晶格掺杂
N 型掺杂效果很明显，在空气中比较稳定
晶格掺杂
有电压则稳定
晶格掺杂 化学吸收掺杂效果明显且稳定，物理吸附不稳定
晶格掺杂
化学吸附掺杂效果明显
1.1 走进石墨烯
石墨烯的微观结构中，碳原子 4 个价电子中的 3 个以 sp2 杂化的形式与最近邻三个碳原子 形成平面正六边形连接的蜂巢结构[1], 这使得石墨烯具有很高的强度和热导；另一个垂直于碳 原子平面的σz 轨道电子在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键，这使得石墨烯具 有更多其他的性能。
石墨烯是一种零带隙的半导体，其价带和导带在布里渊区内呈狄拉克锥形接触（如图 1.1 所示）[2]，并具有良好的导电率、极高的电子迁移率[3]和独特的光学性质。这使得开发和研究 具有高性能石墨烯基的半导体功能器件成为了研究的热点。其中，对于石墨烯能带的调控成 为了研究的重点，科研工作者希望从理论和实验上获得打开石墨烯带隙的方法。
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本科毕业设计说明书
石墨烯掺杂一般分为两类，一类是 p 型掺杂（形成 p 型半导体），一类是 n 型掺杂（形成 n 型半导体）。
石墨烯的掺杂一般有两种方式[4]，一是吸附掺杂，二是晶格掺杂。对于吸附掺杂，是在 石墨烯表面吸附掺杂物，由于掺杂物中电子的最高占据轨道能级和石墨烯的费米能级不同， 从而产生电荷转移，从而得到调控石墨烯带隙的目的。如果石墨烯的费米能级较低，那么电 荷就会向石墨烯转移，形成 n 型掺杂，石墨烯的费米能级升高；如果石墨烯的费米能级较高， 那么电荷就会由石墨烯转移到掺杂物，形成 p 型掺杂，石墨烯费米能级降低(如图 1.2 所示)[5][6]。 对于晶格掺杂，是在石墨烯中，用掺杂物原子取代石墨烯中的碳原子，与其他周围的碳原子 成键，改变石墨烯的能带结构。一般情况，如果掺杂原子的价电子多于碳原子的 4 个价电子， 则会形成 n 型掺杂；如果掺杂原子的价电子少于碳原子的 4 个价电子，则会形成 p 型掺杂。
fen掺杂石墨烯dft 建模计算 文献
fen掺杂石墨烯dft 建模计算文献【fen掺杂石墨烯dft建模计算文献】一、引言掺杂石墨烯的研究一直备受关注，其中氟掺杂石墨烯的研究尤为重要。
本文将通过密度泛函理论（DFT）建模计算的方法，综述相关文献，以探讨氟掺杂石墨烯的性质及其在各个领域的应用前景。
二、氟掺杂石墨烯的性质及计算方法1. 氟掺杂石墨烯的结构及性质氟原子的掺杂可以显著改变石墨烯的电子结构和化学性质。
通过DFT建模计算，可以研究氟原子掺杂后石墨烯的结构和性质变化，例如电子亲和能、导电性和光学性质等。
2. DFT建模计算DFT是一种重要的计算方法，通过计算电子的波函数和密度，可以研究材料的结构和性质。
在研究氟掺杂石墨烯时，DFT建模计算可有效地模拟其电子结构和能带结构，从而揭示其性质和特点。
三、氟掺杂石墨烯的应用前景1. 电子器件氟掺杂石墨烯在柔性电子器件中具有良好的应用前景，其优异的导电性和透明性使其成为柔性电子器件的理想材料，例如柔性显示屏和太阳能电池等。
2. 催化剂氟掺杂石墨烯在催化领域也有重要的应用价值，其优越的化学稳定性和电子结构使其成为优秀的催化剂，可用于氢气生成和氧化还原反应等。
3. 能源存储由于氟掺杂石墨烯具有优异的导电性和电化学性能，因此在超级电容器和锂离子电池等能源存储领域具有广阔的应用前景。
四、个人观点和总结在氟掺杂石墨烯的研究领域，DFT建模计算在揭示其结构和性质方面发挥了重要作用。
氟掺杂石墨烯不仅具有优异的性能，而且在电子器件、催化剂和能源存储等领域具有广泛的应用前景。
随着DFT建模计算技术的不断发展，相信氟掺杂石墨烯的研究将会迎来更加美好的未来。
总结：通过对氟掺杂石墨烯的研究，我们不仅可以深入理解其结构和性质，还可以挖掘其在各个领域的潜在应用价值。
而DFT建模计算作为一种重要的研究方法，为我们提供了深入探索材料性质和应用的有效途径。
在本文中，我们以文献综述的形式，深入探讨了氟掺杂石墨烯的研究现状和应用前景，并结合DFT建模计算方法为此进行了深入分析。
石墨烯及其掺杂量子点的荧光性能研究
原子与分子物理学报JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS Vol.37No.1 Feb.2020第37卷第1期2020年2月doi：10.3969/j.issn.1000-0364.2020.01.010石墨烯及其掺杂量子点的荧光性能研究易丹1,李来才2（1.电子科技大学成都学院微电子技术系，成都611731；2.四川师范大学化学与材料科学学院，成都610066）摘要：采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波超软廣势法，研究了石墨烯量子点的本征结构、边缘位置掺]中间位置掺]边缘位置掺N、中间位置掺N五种结构的电子结构和光学性质.结果表明，石墨烯量子点的激发能吸收主体是基质，杂质原子的掺入会导致禁带宽度变窄，费米能级升高，发射光谱红移，其中给电子体杂质会导致LUMO能级和HOMO能级升高，受电子体杂质会导致LUMO能级升高，HOMO能级降低.中间位置掺杂相对于边缘位置掺杂红移更明显.关键词：石墨烯量子B;光学性质；密度泛函理论;第一性原理中图分类号：O482.3文献标识码：A文章编号：10000364（2020）01005904Investigation on fluorescence properties of graphene and its doped quantum dotsYI Dan1,LI Lai-Cai2(1.Department of microelectronics technology,Chengdu College of University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu611731,China；2.College of Chemistry and Material Science,Sichuan Normal University,Chengdu610066,China) Abstract:Using the ultrapseudopotential mettod of plane wave based on density functional theory(DFT),the electronic structures and opticct propeaies of pure structua、B was doped iv edge position、B was doped in middte position'N was doped ic edge position,and N was doped ic middle position of GQDs were cclculated.It shows that the host of GQDs absoot the excitation enegy.A narrower band gap^higheo Fermi enegy and red-shifting of absooDtion aro obseoed w hen GQDs was doped,and the donoo leads to an in the LUMO and HOMO levs ee,theacceptooeeadstoan cncoeasecn theLUMOand adecoeasecn theHOMOeeeee.Theoed0shcftcngcsmooe obecouse.when cmpuoctcesweoedoped cn themcddeeposctcon.Key words：GQDs;Opticcl proteOy;Density functional theeo；First-panciplgs1引言在过去几十年,绿色荧光蛋白（Green fluores-cencc protein,GFP）的发现改变了生物医学研究的格局，一般会将其具有的荧光性能用来标记研究对象•但是,由于有机荧光体的光稳定性差导致其长期成像困难•2010年，首先由Pan等人合成的石墨烯量子点（Graphene quantum dots GQDs）,其结构类似于单晶或少数层状结构石墨[1],由于其荧光性能稳定，不会因为荧光衰减而影响其性能，亮度高，同时生物相容性好、小尺寸等优点,在生物医学等应用方面受到极大关注（2,3）.Pan等人用GQDs作为荧光标记用于细胞成像（4]；Wu 等人通过对裸鼠肌肉注射高发光的GQDs获得清晰的活体荧光图像（5];Li等人用GQDs和BBV（Bo-onic acid substituted bipyridinium sdlt）快速反应后展现的荧光特性,测定葡萄糖和其它单糖（6].目前合成的GQDs大多为圆形或椭圆形,也有三角形、方形和六角形，横向尺寸通常只有几纳米，但报道的最大尺寸接近60nm[7〕.合成路收稿日期：2019-01-20基金项目：四川省教育厅一般项目（18ZB0253）作者简介：易丹（1985—）,女，硕士，主要从事应用量子物理研究.E-mail：297374549@60原子与分子物理学报第37卷线、缺陷、杂质离子和官能团会显著改变GQD s 的机构和物理化学性质（8）.目前从紫外到红色,通过结构，颜色的GQD s:成［此，GQD s荧光的有很多,理模算在确的同时，可单独考虑某个的•本文基于密理论和第一性原理超软贋势方法，应用Accelrys公司开发的Materials Studio （MS）中的CASTEP模块，计算墨烯量子点的本征结构（结构1）、缘置掺B（结构2）、缘位置掺N（结构3）、中置掺B（结构4）、中置掺N（结构5）五结构（1）的电子结构和光学性质，作为电子给体和受体在位置对光学性质进研究.图1石墨烯量子点结构(1本征结构2边缘位置掺B3中间位置掺B4边缘位置掺N5中间位置掺N) Fig.1Structury of GQD s(1pure structury2B doped in edge position3B doped in middle position4N doped in edge position5N doped in midd'e position)2计算模型与方法石墨烯是由碳原子蜂窝状结构紧密排列构成的稳定二体，单胞的晶格参数为2.461，i 为120。
掺杂石墨烯狄拉克点-概述说明以及解释
掺杂石墨烯狄拉克点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述石墨烯是一种单层的碳原子排列成的二维晶格结构，具有许多独特的性质和应用潜力。
狄拉克点(Dirac点)是一种在物质中出现的特殊现象，其能量被描述为一个具有线性色散关系的模型。
掺杂石墨烯狄拉克点指的是通过掺杂或引入其他元素或分子到石墨烯中，使得在石墨烯中出现这种类似于狄拉克点的现象。
石墨烯的独特性质主要来源于其特殊的晶格结构和碳原子之间的sp2杂化键。
石墨烯具有极高的电子迁移率、优异的导电性、高强度和高柔韧性等特点，使其成为应用于电子学、能源存储和传感器等领域的理想材料。
然而，石墨烯本身没有带隙，限制了其在一些电子学器件中的应用。
狄拉克点是石墨烯中一种特殊的电子结构现象，其由两个能带相互交叉而形成。
在石墨烯中，由于碳原子的sp2杂化，电子能带呈现锥形，两个锥尖相互接触构成狄拉克点。
狄拉克点周围的电子具有无质量和原子之间的相互作用导致的线性色散关系，使得电子行为类似于相对论中的费米子。
狄拉克点的出现，赋予了石墨烯特殊的性质，如高度移动性的载流子和奇异的输运行为。
通过引入掺杂物到石墨烯中，可以调控石墨烯的电子结构，进而在其能带中形成类似于狄拉克点的现象。
掺杂可以通过化学气相沉积、离子注入、分子吸附、等离子体处理等方法来实现。
掺杂石墨烯狄拉克点可以开启石墨烯的能隙，拓宽其在电子学器件中的应用领域。
此外，掺杂还可以改变石墨烯的电荷输运性质、磁学性质和光学性质，为实现石墨烯的多功能化应用提供了新的途径。
通过对掺杂石墨烯狄拉克点的研究，不仅可以进一步理解石墨烯和狄拉克点的物理本质，还可以为材料的设计和合成提供指导。
同时，掺杂石墨烯狄拉克点也具有广泛的应用潜力，例如在能源存储、光电探测、生物传感器等领域。
因此，对于掺杂石墨烯狄拉克点的研究具有重要的科学意义和应用价值。
在本文中，我们将对石墨烯、狄拉克点以及掺杂石墨烯狄拉克点的最新研究进展进行总结和分析，并展望未来的研究方向和应用前景。
新型石墨烯材料的研究及其应用
新型石墨烯材料的研究及其应用近年来，新型石墨烯材料的研究引起了广泛的关注和热议。
石墨烯是一种单层的碳原子排成六边形晶格的材料，具有极强的力学强度和优异的电学、热学性能。
它的发现引领了二维材料研究的潮流，被认为是未来材料科学研究的重要方向之一。
本文将对新型石墨烯材料的研究和应用进行探究。
一、新型石墨烯材料的研究目前，新型石墨烯材料的研究主要围绕两个方向展开：一是改性石墨烯的研究，包括通过杂原子和杂化合物改变石墨烯的性质，从而扩展石墨烯的应用领域；二是石墨烯衍生物的研究，包括氧化石墨烯、磷化石墨烯、氮化石墨烯等，通过衍生化反应，将石墨烯的性质进行调控。
氧化石墨烯的研究是改性石墨烯中的一种重要手段。
在氧化石墨烯中，石墨烯上的一些碳原子被氧化成羟基、羰基、羧基等官能团，从而改变了石墨烯的电学、化学性质。
相比于原始石墨烯，氧化石墨烯具有更好的稳定性和加工性能，广泛应用于各个领域，如电子器件、储能材料、催化剂等。
另一个研究方向是针对石墨烯的衍生物进行研究。
石墨烯衍生物是通过化学反应将石墨烯的结构进行改变而得到的新型材料。
例如，磷化石墨烯是将石墨烯中的一些碳原子替换成磷原子而得到的材料，它的电学性能明显优于原始石墨烯。
氮化石墨烯则是将石墨烯中的一些碳原子替换成氮原子得到的进一步改性石墨烯，它的氮原子掺杂使得其具有更好的催化活性和光催化性能。
二、新型石墨烯材料的应用除了研究方向的改变，新型石墨烯材料的应用也正在发生重大的变化。
传统上，石墨烯主要应用于电子器件、热管理、机械强度等领域。
但随着石墨烯研究的深入，新型石墨烯材料的应用范围正在不断扩大。
石墨烯的优异性能使得其成为制备纳米复合材料的理想载体。
例如，石墨烯纳米复合材料在新能源领域中的应用是具有很大潜力的，如用石墨烯作为太阳能电池的电极材料，在电子器件制备方面具有广泛的应用前景，如石墨烯基薄膜晶体管、石墨烯场效应晶体管等。
此外，石墨烯的应用范围正在不断拓展。
例如，在生物医学领域，石墨烯因其优异的生物相容性和生物相互作用性，被广泛地应用于靶向药物输送、生物传感和成像等方面。
氮掺杂石墨烯的制备及其在锂硫电池中的应用实验报告
实验报告：氮掺杂石墨烯的制备及其在锂硫电池中的应用1. 实验目的：-制备氮掺杂石墨烯，并研究其在锂硫电池中作为电极材料的性能表现。
2. 实验步骤：a. 制备石墨烯：-使用机械剥离法或化学气相沉积法（CVD）制备单层或少层石墨烯材料。
b. 氮掺杂处理：-在石墨烯表面进行氮掺杂处理，可以采用氨气等氮源进行热处理或化学反应来实现。
c. 材料表征：-使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱等技术对样品进行形貌和结构表征。
d. 锂硫电池测试：-将制备好的氮掺杂石墨烯作为正极材料，另一极使用锂金属或碳负极，组装成锂硫电池进行充放电测试。
e. 性能评估：-进行电化学性能测试，如电容量、循环稳定性和倍率性能的评估。
3. 实验结果：a. 材料表征结果显示成功制备出氮掺杂石墨烯，并观察到氮原子掺杂的存在。
b. 锂硫电池测试结果表明，氮掺杂石墨烯正极材料在锂硫电池中具有较高的电容量和循环稳定性。
c. 倍率性能测试显示，氮掺杂石墨烯可以实现较高倍率的充放电性能。
4. 结论：-成功制备了氮掺杂石墨烯材料，并证明其在锂硫电池中作为正极材料具有良好的电化学性能。
-氮掺杂可改善石墨烯的导电性和离子传输性，提高锂硫电池的能量存储和循环稳定性。
5. 讨论与展望：-进一步优化氮掺杂工艺，改进石墨烯的结构和掺杂度，以提升其电化学性能。
-探索其他掺杂元素和多元素掺杂石墨烯的制备方法，以进一步改善锂硫电池的性能。
此实验报告仅为示例，具体实验细节和结果可能因实验条件和设备不同而有所差异。
在进行相关实验时，请参考最新的研究方法和标准，并根据实验室要求进行操作。
n掺杂石墨烯及其场效应晶体管研究
n掺杂石墨烯及其场效应晶体管研究石墨烯（graphene）是一种拥有二维结构的碳材料，每层石墨烯由碳原子通过sp2杂化形成的六角形晶格组成。
由于其独特的结构和优异的电子输运性能，石墨烯在材料科学和纳米电子学领域引起了广泛的关注。
一般情况下，石墨烯是一种零带隙材料，即其导带和价带在费米能级附近相交，使得电子无法被完全禁闭或针对特定应用产生高的载流子浓度。
为了改变石墨烯的导电性质，研究人员通常会往其结构中引入杂原子，其中掺杂氮（N）是应用最广泛的方法之一。
氮原子可以替代碳原子占据石墨烯的晶格位点，形成氮掺杂石墨烯。
氮掺杂石墨烯可以在一定程度上改变石墨烯的导电性质。
一方面，氮原子的引入会导致石墨烯结构中断，破坏了部分π共轭结构，增强了其带隙性能。
这样的氮掺杂石墨烯被称为带隙石墨烯，其导电性能介于传统半导体和金属之间。
另一方面，氮原子的掺杂可以引入额外的电子或空穴，增加了石墨烯的载流子浓度。
这样的氮掺杂石墨烯被称为导电性石墨烯，由于额外的载流子浓度，其导电性能得到显著提高。
在氮掺杂石墨烯的基础上，研究人员开发了场效应晶体管（FET），以进一步实现对石墨烯电子输运的控制。
场效应晶体管是一种通过在半导体材料上利用外接电场调节载流子浓度的电子装置。
在氮掺杂石墨烯上构建的场效应晶体管可以通过引入铝栅极和硅衬底来实现。
研究发现，氮掺杂石墨烯场效应晶体管具有优异的电子性能。
通过调节外加电场，可以实现晶体管的开关效应，即使在室温下也可以实现高电导率和低漏电流。
此外，石墨烯的二维结构使得其表面与底物接触的面积较大，从而使得场效应晶体管具有高灵敏度和快速响应的特性。
除了在电子学应用中的潜在应用，氮掺杂石墨烯场效应晶体管还具有其他许多有趣的特性。
例如，研究人员还发现氮掺杂石墨烯可以作为气敏材料，对环境中的一氧化碳等气体具有高灵敏度。
此外，石墨烯的高载流子迁移率、高光学透明性和强机械柔韧性还为其在光电子学和柔性电子学领域的应用提供了新的可能性。
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摘要石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的一种具有蜂窝状六方点阵结构的二维纳米材料，独特的结构使其具有优异的热学、机械和电学等性能。
因此，研究者对石墨烯未来在纳米电子学、材料科学、凝聚态物理以及低维物理方面的应用产生了广泛的兴趣，但本征石墨烯在电子领域的应用受限于它的零带隙特性，获得带隙在一定范围内可调节的石墨烯显得尤为重要。
为了打开石墨烯的带隙，研究者探索了许多方法，比如剪裁石墨成量子点、纳米带、纳米网格或者把石墨烯铺到特殊的衬底上，其中一个最可行的方法就是通过掺杂来调控石墨烯的电学性质。
本文从石墨烯的结构特性出发，综述了石墨烯的各种制备、表征方法以及应用情况，特别是对石墨烯的制备方法进行了详细的阐述，因为石墨烯的制备质量与产量对其后续的性能研究与应用进展有着直接的影响。
在全面了解了石墨烯的制备、表征和应用之后，本文对石墨烯掺杂的研究进行了分析，重点对氮掺杂石墨烯的制备和应用进展进行了探讨。
最后指出了石墨烯在制备和掺杂方面存在的一些问题和以后的发展方向。
关键词：石墨烯，带隙，掺杂AbstractGraphene, a two-dimensional (2D) network of sp2hybridized carbon atom spacked into hexagonal structure, is a basic building block for graphitic materials of all other dimensionalities. The unique structure yields extraordinary thermal, mechanical, and electrical properties, an enormous effort has been devoted to exploration of its many applications in nanoelectronics, materials science, condensed-matter physics, and low-dimensional physics. However, most electronic applications are handicapped by the absence of a bandgap in the intrinsic material. In the quest to opening and tuning an energy gap in graphene, various approaches have been developed to improve the semiconducting properties, exemplified by forming confined geometries of quantum dots, nanoribbons, and nanomesh, or binding graphene to particular substrates. One of the most feasible methods to control the semiconducting properties of graphene is by doping，which is a process intentionally used to tailor the electrical properties of intrinsic semiconductors.Based on the structure and characteristics of graphene, this paper summarized the preparation, characterization methods and applications of graphene, especially the preparation of graphene is carried on the detailed elaboration, for the quality and yield of graphene on its subsequent performance has a direct influence on its research and application progress. In a comprehensive understanding of the preparation, characterization and application of graphene, in this paper, the graphene doped are analyzed, focusing on preparation and application progress of nitrogen doped graphene. Finally，we points out some problems in preparation and doping of graphene and the development direction of graphene.Key Words: graphene, energy gap, Doping目录摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)2 石墨烯概述 (2)2.1 石墨烯的结构与基本性质 (2)2.2 石墨烯的制备 (4)2.2.1微机械剥离法 (4)2.2.2化学剥离法 (5)2.2.3外延生长法 (7)2.2.4化学气相沉积法（CVD） (7)2.2.5其它合成方法 (9)2.3 石墨烯的转移技术 (10)2.4 石墨烯的表征 (13)2.5 石墨烯的应用 (14)2.5.1在复合材料方面的应用 (14)2.5.2在电子器件方面的应用 (15)2.5.3在能量存储和转化方面的应用 (15)2.5.4在生物传感器方面的应用 (16)3 掺杂石墨烯研究进展 (17)3.1 石墨烯掺杂研究 (17)3.2 原子（N、B）掺杂石墨烯 (18)3.3 氮掺杂石墨烯的制备 (19)3.4 氮掺杂石墨烯的应用 (19)3.5 氮掺杂石墨烯现存问题 (20)4 展望 (21)参考文献 (22)1引言碳材料无疑是当今纳米材料研究领域的明星。
1985年，H. W. Kroto 发现富勒烯(fullerene)；1991年Iijima 发现了碳纳米管；2004 年英国曼彻斯特大学的 A. K.Geim 教授与其合作者Kostya Novoselov 共同发现了石墨烯。
由于这三种材料的发现，这三种材料的发现者也分别被授予1996年诺贝尔化学奖，2008年Kavli纳米科学奖，2010年的诺贝尔物理奖。
这足以证明碳纳米材料研究的重要性。
早在1934年，Peierls就提出二维晶体材料由于其本身的热力学不稳定性，石墨烯被认为是一种假设性的结构而无法单独稳定存在。
此外，Mermin和Wagner 在1966年提出的Mermin-Wagner理论指出长的波长起伏也会使得长程有序的二维晶体受到破坏。
所以理论界一直认为单层石墨烯是不可能稳定存在的。
因此二维晶体的石墨烯只是作为研究碳基材料的理论模型而一直未受到广泛关注。
2004年曼彻斯特大学的A. K. Geim教授及其合作者用机械剥离方法制备了单层石墨烯，继富勒烯和碳纳米管之后，碳的家族里又增加了一个新成员。
这一新的发现无疑又为碳材料的研究注入了新的活力，并且由于零带隙准金属特征以及近光速输运的无质量狄拉克费米子的电子特性等奇特性质，很快成为当前纳米电子学、凝聚态物理和材料科学研究的热点。
2石墨烯概述石墨烯是由碳的单原子层构成的二维蜂窝状网格结构，也是构成其它碳的同素异形体的基本单元。
它可以折叠成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆垛成三维的石墨，如图l所示[1]。
虽然，完美二维晶体结构无法在非绝对零度下稳定存在，但是在2004年，英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·盖姆（An dre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin No voselov）通过采用胶带反复剥离的方法，得到稳定存在的单层石墨烯[2]。
由于在二维空间材料石墨烯方面的开创性实验，石墨烯的发现者Geim教授和Novoselov博士被授予2010年度诺贝尔物理学奖。
石墨烯优异的电学性能使它在能源的储存、复合材料和传感器等领域发挥着巨大的作用；同时，如何制备出低成本、高质量的石墨烯成为当今研究的重点。
图2-1（a）石墨烯（b）富勒烯（c）碳纳米管（d）石墨2.1石墨烯的结构与基本性质石墨烯是一种单原子层的碳二维纳米材料，它是由碳六元环组成的二维蜂窝状点阵结构，碳原子的排列与石墨单元子层排列相同，如图2所示。
石墨烯目前是世界上已知材料中最薄的，厚度只有0.335 nm。
石墨烯中的每个碳原子都与相邻的3个碳原子相连，其C-C键长约为0.142 nm，每个晶格内有3个σ键，因此成为史上最牢固材料之一。
图2-2石墨烯基本结构示意图石墨烯是一种超轻材料。
以一个正六边形碳环为结构单元，由于每个碳原子只有1/3属于正六边形，所以这个正六边形的碳原子数为2。
正六边形的面积为0.052 nm2，由此计算出石墨烯的面密度为0.77 mg/m2。
同时，石墨烯也具有优异的光学性能，单层石墨烯吸收2.3%的可见光，即透光率为97.7%。
由于单层石墨烯、双层石墨烯的可见光透过率依次相差 2.3%，所以可以根据石墨烯薄膜的可见光透过率估算其层数。
用非交互狄拉克-费米子理论模拟石墨烯的透过率，也可以得出相同的结论。
在光学显微镜下观察不同层数的石墨烯会显示出不同的颜色，为石墨烯辨别层数带来很大的方便。
石墨烯的碳原子连接很柔韧，对其施加外力，碳原子会发生弯曲变形，从而使得石墨烯具有很高的稳定性。
迄今为止，科学工作者们还没有发现石墨烯中存在碳原子缺失。
但是在2007年，Meyer[3]等人观察到石墨烯的单层并不完全平整，表面会有一定的褶皱，很可能是由于单层石墨烯是通过在表面形成褶皱或吸附其他分子维持自身的稳定性。
另外，石墨烯还有优异的电学性能。
由于石墨烯中有电子的自由移动，使石墨烯具有良好的导电性能，其电子在轨道中移动时，不会因为晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。
石墨烯是带隙为零的半导体材料，在石墨烯中电子的运动速度可以达到光速的1/300，电子迁移率达到200000 cm2 V-1s-1，这种电子行为需要通过相对论量子力学中的狄拉克方程来描述，电子的有效质量为零。
除了以上特性，石墨烯还具有其它一些优异的物理化学特性，如高的理论比表面积、磁学性能和高吸附性能等；石墨烯的热导率比单壁碳纳米管和多壁碳纳米管高，表明石墨烯作为导热材料有很好的应用前景。