石墨烯graphenems建模方法
MS两种方法构建的石墨烯储氢性能的模拟计算比较
低维碳纳米材料结构性能及应用云南大学2007级物理系物理学专业刘岩学号20071050175石墨烯是一种由碳原子组成的二维六角点阵结构，具有单一原子层或几个原子层厚,具有比较大的比表面积，有做储氢材料的潜质。
本文主要利用Material-studio软件对石墨烯结构和储氢性能进行了一些研究。
Material-studio里有两种构建石墨烯的方法，但是这两种方法构建的原始晶胞却是不同的，而且，相同体积下，结点个数不同，而且直观的看，二者键型有区别。
为了进行对比，本文将两种模型结构和储氢性能分别在相同条件下进行计算和比较。
两种模型的建立方法：第一种，导入软件内置模型执行file – import –structure –ceramics – graphite.msi，获得双层石墨烯，层间距为0.34nm，将其扩充为6层，选定一层，将其移动到模型正中央，模型厚度为0.68*3nm；第二种方法，建立晶胞，选择模型为第183型，设置参数为2.46、2.46和3.4，然后将碳原子添加进去，设置坐标为0.333、0.667和0.500，获得厚度为0.34nm的晶胞，将其扩充为6层，因此它的厚度与第一种一样。
现在要确定两种模型的结点个数，为使体积接近，分别将其扩充为145和128个结点。
如图，显而易见，第一种模型边沿布满结点，而第二种模型边沿没有结点。
为使模型稳定，对它们初步先进行几何结构优化。
优化以前，键角都是120°键长均为0.142nm。
几何结构优化后，键长和键角均发生了一些轻微变化。
(模型一)(模型二)随后，我们对这两种模型设定在77K、10KPa~100MPa进行储氢性能的模拟计算。
这两幅图为石墨烯吸附了氢以后的剖面图，红色点阵为氢可能分布的位置，通过这两幅图，我们可以看到，氢附着于石墨烯时，其分布呈层状，平行于石墨烯，并与之有一定距离。
下图为77K温度下，石墨烯的两种模型对氢吸附能力随压强（10KPa~10MPa）变化的曲线。
9石墨烯材料 热重分析法(TG)
ICS19A 20江苏省石墨烯检测技术重点实验室标准Q/JSGL 009—2014石墨烯材料热重分析法（TG）Graphene materials Method of thermogravimetric analysis(TG)2014-08-20发布2014-10-01实施前言本标准遵循GB/T 1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则。
本标准由江苏省石墨烯检测技术重点实验室提出。
本标准负责起草的单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院。
本标准主要起草人：百坚毅、王勤生、魏斌、范雪琪、杨永强、金玲、王伟娜、孟若愚、高良、刘渊。
本标准为首次发布。
石墨烯材料热重分析法（TG）1 范围本方法规定了使用热重分析法分析石墨烯材料的原理、设备、测试步骤、数据处理和数据精密度。
本方法适用于固体粉末状石墨烯材料的分析。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
DIN 51006—2005 热分析(TA) 热解重量分析法(TG) 原理3 原理在程序温度控制下，以恒定速率加热试样，并测量试样质量变化与温度的关系。
也可以是，在给定时间段内，试样保持在恒定的温度下，测量试样质量变化与时间的关系。
质量的变化记录为热重曲线。
4 设备热重分析仪：可在50℃至约1000℃温度范围内以及一定的气氛环境下进行程序控温加热和冷却。
5 测试步骤5.1 称量试样，称取2 mg～5 mg石墨烯样品，放入样品皿中。
5.2 打开仪器，预热至少4 h。
5.3 将装载有试样的α-Al2O3坩埚置于热天平上。
在不同气氛（氮气、空气或氧气）保护下，设定气体流速为（10～20） mL/min，升温速率为（10～20）℃/min。
5.4 开始执行温度程序并记录热重曲线。
6 数据处理6.1 图示以质量变化量或质量分数变化量与时间或温度关系曲线的形式显示热重数据。
石墨烯graphenems建模方法
石墨烯graphenems建模方法2、build->make p1（目的是消除对称性，这样才能够删除一层原子）。
3、删除一层原子（选中原子->delete）。
4、修改晶格参数：build->crystal->rebuild crystal，设置方位角，，5、构建supercell（方便掺杂，也为了好看）：build->symetry->supercell，构建一个5x5x1的超原胞。
6、cleave surface（为了能够添加真空层）：build->surface->cleave surface,(h,k,l)改为（0,0，-1）7、添加20埃真空层（添加真空层是为了减小层与层之间的影响，至少20埃，大点没关系，最多是计算时时间长一点）：build->srystal->build vacuum。
构建好后，模型如下：两种模型的建立方法：第一种，导入软件内置模型执行file –import –structure –ceramics –，获得双层石墨烯，层间距为，将其扩充为6层，选定一层，将其移动到模型正中央，模型厚度为*3nm；第二种方法，建立晶胞，选择模型为第183型，设置参数为、和，然后将碳原子添加进去，设置坐标为、和，获得厚度为的晶胞，将其扩充为6层，因此它的厚度与第一种一样。
现在要确定两种模型的结点个数，为使体积接近，分别将其扩充为145和128个结点。
如图，显而易见，第一种模型边沿布满结点，而第二种模型边沿没有结点。
为使模型稳定，对它们初步先进行几何结构优化。
优化以前，键角都是120°键长均为。
几何结构优化后，键长和键角均发生了一些轻微变化。
(模型一)(模型二)导入石墨结构后，cleave surface，取石墨的C方向(001)，选合适的thickness和position，使之只有一层原子（比如top:，thickness ），得到表面后再build vacuum slab，选thickness （比如20A），slab position可以选负的（比如-10A），这样就得到了，你还可以重新定义二维晶胞的晶格参数(build->symmetry->redefine lattice, 比如选B为-1 2 0，晶格就变成长方形的了，当然也可以在六方晶格的supercell上删掉一些原子得到长方形的supercell)，使之更适合你的需要。
ms计算模拟石墨烯导热系数的方法
有关“ms计算模拟石墨烯导热系数”的方法
石墨烯的导热系数可以通过多种方法计算，其中包括基于声子传输的理论模型和基于非平衡分子动力学（NEMD）的模拟方法。
有关“ms计算模拟石墨烯导热系数”的方法如下：1.基于声子传输的理论模型：石墨烯依靠声子（晶格振动简正模能量量子）进行热传
输，以弹道—扩散方式传递热量。
其导热系数k可以通过公式k=13Cvl得出，其中C 为声子比热，v为声速，l为平均自由程。
在这个模型中，声子比热、声速、平均自由程这三个参数是关键。
由于石墨烯中碳碳之间的共价键强而碳原子质量小，声子具有较高的声速，因此其导热系数大。
但需要注意的是，声子的比热和平均自由程受温度和尺寸影响较大，声子比热随温度的升高而增大。
2.基于非平衡分子动力学（NEMD）的模拟方法：这是一种更为直接的计算石墨烯导热
系数的方法。
它通过计算物质微小分子在温度变化作用下的运动轨迹和速度，进而得出材料的热传导性能。
采用此方法计算得出的石墨烯垂直导热系数约为
(700±50)W/mK，这一结果表明，石墨烯在导热方面表现出了极高的性能。
MS中建立石墨烯模型
为了在VASP中弛豫石墨烯，在MS中建立石墨烯模型
1、打开material studio，新建一个工程，import石墨，在structure/ceramic 中
2、build->make p1（目的是消除对称性，这样才能够删除一层原子）。
3、删除一层原子（选中原子->delete），并移动剩下的原子到中间。
4、构建supercell（方便掺杂，也为了好看）：build->symetry->supercell，构建一个6*6*1的超原胞，这样建立的超胞模型是扶手型。
要建立锯齿状的，在建立supercell之前，build>symmetry>find symmetry,然后impose symmetry，此时只显示两个原子，然后建立supercell，6*6*1
（如果需要supercell是斜六面体，这样就可以了，如果需要矩形，继续下一步）5、修改晶格参数：build->crystal->rebuild crystal，设置方位角和length。
由斜六面体改为矩形首先改方位角，如果只改方位角，会发现周期性边界变化，
所以还要修改length，修改以后变成
6、下面就是需要导出到VASP中
点击castep计算energy，保存file，到相应文件夹下找到graphite (66-cub).cell文件，此文件为隐含文件，打开，把相应的lattice parameter 和坐标拷到POSCAR，就搞定了。
MS中石墨烯构建方法
石墨烯构建方法导入graphite模型，然后选择Build/Symmetry/Supercell,在弹出的对话框中将”A：1“改成2，确认；然后选择Build/Crystal/Rebuild Crystal/Lattice Parameters,将lenths中的a值改为4.260843，angles中的r值改为90度，确认；删除其中的一层(因为建的是单层石墨烯)，然后选择Build/Crystal/Rebuild Crystal/Lattice Parameters,将lenths中的c值调到10埃以上，然后全选晶胞，将所有键改为Partia Double Bond，优化后（其实可不优化，a=4.2605843是通过MS中给出的graphite模型中原来的a=2.459999算出来的）就能通过Build/Symmetry/Supercell创建超晶胞，构造各种宽度和长度的AGNR,ZGNR超晶胞模型了，接下来自己尝试边缘修饰吧，运用以上的步骤就能搞定了。
（注：边缘修饰后，同一平面上的带间的距离也要控制在10埃以上,基本上可忽略层间和带间的影响）我给出一个简单的办法吧。
看见大家讨论这个问题，我自己都着急了。
1。
建立新的结构文件，设置a=b=2.46044A ,其中C 为真空层厚度，设置aifa=90 baita=90,gama=1202.添加原子坐标，A （0.66667,0.33333,0） B （0.33333 ，0.66667，0）这就搭建了超单胞，里面含有两个C 原子，这就可以根据需要扩展成所需要的结构导入graphite （in the file of structure-ceramics ), 然后build -Symmetry-make P1.然后切掉中间一层。
然后切掉其中一层，将剩下的一层移到c轴中间附近。
bulid-Symmetry-find symmetry-impose symmetry。
2021三维石墨烯宏观体的制备方法与具体应用范文1
2021三维石墨烯宏观体的制备方法与具体应用范文 0、引言 C元素是自然界的一种关键元素，各种碳材料的发现与研究是 20 世纪世界科技创新的前沿领域之一。
2010年 10 月 5 日，瑞典皇家科学院宣布，安德烈·杰姆和康斯坦丁·诺沃塞洛夫获得本年度诺贝尔物理学奖，表彰他们在石墨烯研究上的卓越贡献，由于石墨烯性能优异，其在电子、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景，所以石墨烯的制备是研究的热门。
近几年来，人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极进展，为基于石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障。
虽然石墨烯拥有近乎完美的物理化学性质，但是为了拓展其在环境、能源以及生物等领域实际应用的可能性，则需要把二维石墨烯组装成三维的石墨烯宏观结构。
这样的三维宏观结构对于从微观角度来看，除了拥有石墨烯的一些本征物理化学性能之外，在可利用比表面积、物质传输、活性催化剂负载方面都更加有利；从宏观角度来看，三维石墨烯更有利于实际应用、材料回用、大规模制备，从而使三维石墨烯宏观体制备与应用成为目前石墨烯研究领域的1 个热点。
能源问题是21 世纪人类严重关切的话题，三维石墨烯材料的优异特性，使其必然会大大增加这方面的应用。
本文主要综述简介了三维石墨烯宏观体的制备方法以及其在能源中的应用。
1、三维石墨烯宏观体的制备方法 三维石墨烯宏观体的制备方法根据前驱体以及制备方式的不同可以分为多个类型。
本文主要列举了在环境以及能源方面应用广泛的三维石墨烯制备方法，包括还原氧化石墨法、模板法、有机溶胶凝胶法等。
1.1还原氧化石墨法 Xu等把高浓度的氧化石墨烯，置于 180 ℃的水热环境中便得到还原型石墨烯水凝胶。
最近，将还原剂如 NaHSO4、Na2S、抗坏血酸等放入高浓度的石墨溶液中，在低温低压下制备出具有高导电性能以及高机械强度的水凝胶。
1.2化学气相沉积法 Chen等用化学气相沉积法在模板上沉积得到三维石墨烯材料。
石墨烯的图形化方法[发明专利]
![石墨烯的图形化方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/dc0da0ef5122aaea998fcc22bcd126fff7055da1.png)
(10)申请公布号 CN 102263013 A(43)申请公布日 2011.11.30C N 102263013 A*CN102263013A*(21)申请号 201110218695.7(22)申请日 2011.08.01H01L 21/02(2006.01)(71)申请人中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址200050 上海市长宁区长宁路865号(72)发明人李铁 王文荣 王跃林(74)专利代理机构上海光华专利事务所 31219代理人李仪萍(54)发明名称石墨烯的图形化方法(57)摘要本发明公开了一种在衬底上开具沟槽，再利用这些沟槽对石墨烯进行图形化的方法。
该方法包括如下步骤：利用微加工技术中的深反应离子刻蚀、微切割技术或湿法腐蚀在衬底上制作出以沟槽为边界的图形结构；将无支撑的大面积石墨烯薄膜从溶液中转移到具有沟槽的图形化衬底上；烘干衬底与石墨烯，利用溶液的表面张力使沟槽区域的石墨烯断裂，得到所需要的图形化石墨烯。
该方法可以在衬底上精准确定图形化石墨烯的位置，并且无需对石墨烯进行光刻刻蚀等处理，避免了对石墨烯晶格质量造成损害，解决以往石墨烯图形化过程中成本高、定位难、易受污染等问题。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页1.石墨烯的图形化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在衬底上制作出沟槽形成所需图形；2)制备大面积石墨烯薄膜并转移到溶液中；3)将石墨烯薄膜从溶液中转移到具有沟槽图形的衬底上；4)烘干直至石墨烯薄膜在沟槽上断裂，从而得到所需要的图形化石墨烯。
2.如权利要求1所述的石墨烯的图形化方法，其特征在于，所述步骤1)中的所需图形为线形、圆形、矩形、正方形、多边形、梳齿形及其组合。
3.如权利要求1所述的石墨烯的图形化方法，其特征在于，所述步骤1)中的衬底为硅片、氧化硅片、陶瓷、玻璃或SOI片。
石墨烯制备方法、分析方法及应用
石墨烯制备、分析方法及运用1 引言近20年来, 碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域, 1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管(CNTs)均引起了巨大的反响。
2004年，英国曼彻斯特大学的Geim研究小组首次制备出稳定的石墨烯，震撼了整个物理界，引发了石墨烯的研究热潮。
石墨烯的发现，充实了碳材料家族,形成了从零维的富勒烯、一维的CNTs、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。
石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35 nm，是目前所发现的最薄的二维材料。
石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元，可以翘曲变成零维的富勒烯，卷曲形成一维的CNTs，或者堆垛成三维的石墨。
这种特殊结构蕴含了丰富而新奇的物理现象，使石墨烯表现出许优异性质。
石墨烯具有优异的导电性能，导热性能，超高的比表面积，杨氏模量和断裂强度都很高。
如此颇多奇异的性质，使得石墨烯在电子、信息、化工、能源、材料和生物医药等领域具有广阔的应用前景。
2石墨烯的制备方法2.1氧化石墨还原法石墨先经化学氧化得到边缘含有羧基、羟基，层间含有环氧及羰基等含氧基团的石墨氧化物(graphite oxide)，此过程可使石墨层间距离从0.34nm扩大到约0.78nm，再通过外力剥离(如超声剥离)得到单原子层厚度的石墨烯氧化物(grapheneoxide)，进一步还原可制备得到石墨烯。
这种方法制备的石墨烯为独立的单层石墨烯片，产量高，应用广泛[1]。
（1）化学氧化一般用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟HNO3或它们的混合物)处理原始石墨，将强酸小分子插入石墨层间，再用强氧化剂(如KMnO4、KClO4等)对其进行氧化；（2）剥离的方法一般用超声剥离法，即将石墨氧化物悬浮液在一定功率下超声一定的时间。
超声波在氧化石墨悬浮液中疏密相间地辐射，使液体流动而产生数量众多的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称之为空化效应的过程中，气泡闭合可形成超过1.0 ×108Pa个大气压的瞬间高压, 连续不断产生的高压就象一连串小爆炸不断地冲击石墨氧化物，使石墨氧化物片迅速剥落生成单层石墨氧化物。
石墨烯拓展一：柔韧、褶皱石墨烯绘制-改
⽯墨烯拓展⼀：柔韧、褶皱⽯墨烯绘制-改后台不少反应⽯墨烯绘制教程不够清晰，故此给予重新整理，修订，供参考。
本部分为柔韧、褶皱⽯墨烯绘制教程部分，为max绘制⽯墨烯常⽤的⽅法讲解系列的拓展部分，重在思路，以提供参考，相互学习，望有⽤！[注：步骤看着多，其实是讲的详细些，⽽且每⼀步都很简单，这样更便于学习。
此教程已放⼊max实例教程中]效果：正⽂：1. 同教程⼆利⽤拓扑转换法，制备⼀个如下蜂巢处理后平⾯（此处分段稍微调⾼了些，均设为了60），注先不要添加晶格修改器并退出“边”⼦层级。
2. 在修改器列表中，添加澡波修改器，在修改澡波参数，澡波⽐例设置为50%（值越⼩波动程度越⼤），X轴，Y轴，Z轴调到合适值（此处分别20,20,30），注意调整种⼦数值（⾃带⼀万多种）择波动种类变更，可⾃⾏选择合适的波动形貌。
[注：初步设置好参数后（⽐例，XYZ轴强度），点开澡波下拉框，选中Gizmo按钮，再选择缩放命令，进⾏缩放可以进⾏⼿动快速澡波效果的调整，调整好后退出⼦层级即可完成】3. 添加晶格修改器，调整⽀柱和节点为合适参数。
给定材质、灯光、反光板，渲染即可（此处⽤的metal ray，完全参照氮化硼教程渲染⽅法即可，后⾯亦给定了链接）。
[反光板创建⽅法：创建两个平⾯，作为⾃发光的反光板，放置在场景中的适当位置（位置和数量按需要可适当调整变化），打开材质编辑器，拖⼀个标准材质，双击，把漫反射改成纯⽩，⾃发光:100, 勾选“双⾯”，同时赋予⼏个反光板（此处两个）。
关闭材质编辑器，选中两个发光板，邮件，选择对象属性，在⾥⾯将对摄像机可见除掉（对勾不再选中），发光板设置完毕。
]注：简单渲染参考视频教程注：简单渲染参考视频教程注：简单渲染参考视频教程PS：详细的metal ray渲染教程（两节）及metal ray 到vray转化（⼀节）[总时长⽐较短（看个综艺或电影的时间），看完即可⼊门，能进⾏简单渲染]抱歉，凑点字数。
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2、build->make p1（目的是消除对称性，这样才能够删除一层原子）。
3、删除一层原子（选中原子->delete）。
4、修改晶格参数：build->crystal->rebuild crystal，设置方位角，，
5、构建supercell（方便掺杂，也为了好看）：build->symetry->supercell，构建一个5x5x1的超原胞。
6、cleave surface（为了能够添加真空层）：build->surface->cleave surface,(h,k,l)改为（0,0，-1）
7、添加20埃真空层（添加真空层是为了减小层与层之间的影响，至少20埃，大点没关系，最多是计算时时间长一点）：build->srystal->build vacuum。
构建好后，模型如下：
两种模型的建立方法：第一种，导入软件内置模型执行file – import –structure –ceramics –，获得双层石墨烯，层间距为，将其扩充为6层，选定一层，将其移动到模型正中央，模型厚度为*3nm；第二种方法，建立晶胞，选择模型为第183型，设置参数为、和，然后将碳原子添加进去，设置坐标为、和，获得厚度为的晶胞，将其扩充为6层，因此它的厚度与第一种一样。
现在要确定两种模型的结点个数，为使体积接近，分别将其扩充为145和128个结点。
如图，显而易见，第一种模型边沿布满结点，而第二种模型边沿没有结点。
为使模型稳定，对它们初步先进行几何结构优化。
优化以前，键角都是120°键长均为。
几何结构优化后，键长和键角均发生了一些轻微变化。
(模型一)
(模型二)
导入石墨结构后，cleave surface，取石墨的C方向(001)，选合适的thickness和position，使之只有一层原子（比如top:，thickness ），得到表面后再build vacuum slab，选thickness （比如20A），slab position可以选负的（比如-10A），这样就得到了，你还可以重新定义二维晶胞的晶格参数(build->symmetry->redefine lattice, 比如选B为-1 2 0，晶格就变成长方形的了，当然也可以在六方晶格的supercell上删掉一些原子得到长方形的supercell)，使之更适合你的需要。
选择 Import |Structures| ceramics and import .然后选择 ,Build |Symmetry |Make P1，删除其中一层, 把剩下的一层移到中间,然后选择Build |Symmetry | Find Symmetry…|Find Symmetry |Impose Symmetry .接下来选择Build |Symmetry |Supercell ，创建5*5*1的石墨烯超晶胞 .接下来选择 Build |Crystals |Rebuild Crystal ... .把C
值增加到15，点击rebuild crystal.
Sample Text 优化步骤. 点击 CASTEP 按钮Calculation 打开 CASTEP Calculation对话框. 把 Task从 Energy 改变为 Geometry Optimization .点击More …打开 CASTEP Geometry Optimization 对话框 .把 Quality 改为 Fine ,然后勾选上 the Optimize Cell 复选框 . 接下来选择 Electronic , 把SCF tolerance 改为 Fine ，然后点击More …打开 CASTEP Electronic Option对话框. 在 Basis标签下勾选Use custom energy cutoff 并键入300.在k-point 下点击the Custom grid parameters radio .在the Grid parameters field下 ,把a、b、c依次设置为3、3、1，并关闭对话框 . 最后 , 点击Run。
布里渊区积分路径：
dirac point应该出现在K点。
但是当构建超胞的时候，由于去掉了体系的对称性（make P1），K点不再是MS计算时默认的高对称点了。
因此，在计算Band Structure时，MS的选项里没出现K点。
有两种解决方法。
一是用MS先确定模型的对称性，看看能不能使K点出现。
（对于我选取的n×n的平行四边形超胞是可以的。
）
二是计算Band Structure时直接指定K点的左边。
K点坐标是（，，0）.
我的n×n超胞G点在C原子上，能带计算是G-->K ，能带在K点相交于fermi面。