石墨烯简介分析

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应用与性能的关系
E
Relation between application and performance
应用与性能的关系
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应用与性能的关系
透明度大 电导率高
比表面积大 力学性能好 导热系数大
透明电极
触控屏幕 太阳能电池 晶体管 复合材料 锂离子电池
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电子迁移率高
应用与性能的关系
石墨烯在诸多应用中扮演了什么样的角色呢？
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石墨烯表征方法 扫描电子显微镜（ SEM ）
扫描电子显微镜可以用来观察石墨烯样品的整体形貌和表面结构。
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石墨烯表征方法 高分辨透射电子显微镜（HRTEM）
HRTEM为石墨烯的一个简单快速的表征，在HRTEM下，可清晰看到石墨烯 呈轻纱状半透明片状结构分布，从图中可大致估计石墨烯的层数和大小。
高温 加热
脱氢 剥 离 快速 冷却 剥 离
还 原
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石墨烯制备方法
石墨烯粉末及 氧化石墨产品
公司石墨烯 薄膜产品
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表征方法 Characterization Method
D
石墨烯表征方法
石墨烯常见的表征方法：
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拉曼光谱（ Raman ） 扫描电子显微镜（ SEM ） 高分辨透射电子显微（ HRTEM ） X射线衍射（ XRD ） 原子力显微镜（ AFM ） 其它方法
B
石墨烯的性能
Science, 321, 385 (2008)
力学性质：106N/cm2
Science 320, 1308 (2008)
光学性质：2.3%
热学性质：5300 W/mK 电学性质：1/300光速
Nano Lett. 8, 902 (2008) Science, 306, 666 (2004)
水处理
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石墨烯表征方法
石墨烯的表征—其它方法
热重—示差扫描
用于分析温度变化过程中的物理化学变化，如物质含量、 分解和氧化还原等，研究样品的热失重行为和热量变化。
低温氮吸附测试
测定石墨烯的孔结构和比表面积，计算比表面积、孔径大小、 孔分布、孔体积等物理参数。
傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）
用来识别化合物和结构的官能团，在石墨烯制备中主要用于 氧化石墨烯的基面和边缘位的官能团的识别。
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石墨烯表征方法 X射线衍射（ XRD ）
XRD可用来表征石墨烯的合成过程，对每一步反应进行监控，比较适用 于化学氧化还原法制备石墨烯，不适合CVD法制备的石墨烯。
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石墨烯表征方法 原子力显微镜（AFM）
原子力显微镜是石墨烯片层结构最有力、最直接有效的工具。它可以 清晰地反应出石墨烯的大小、厚度等信息。
石墨烯的优异性能
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制备方法 Preparation Method
C
石墨烯制备方法
机械剥离法
碳纳米管横向切割法
石墨氧化还原法
电化学还原法 溶剂热法 液相剥离石墨法 碳化硅裂解法 化学气相沉积法
微波法 电弧放电法 光照还原法 外延生长法
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化学气相沉积法
氧化还原法
机械剥离法
SiC外延法
渗碳 氧 化
目录Contents
03 05 07 11 20 Page
结构
性能
制备方法
应用与性 能的关系
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2
3
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结构 Structure
A
石墨烯是构建多种碳同素异形体的基本单元
石墨烯结构
一句话通俗解释石墨烯：单层的碳原子结构，如果将石墨比作一本书的话， 那么单层石墨烯就是其中的一页纸。
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性能 Performance
复合材料
晶体管 太阳能电池 锂电池 触控屏幕
作为添加剂，使自身与基底的优异性能协同发挥作用 加偏压为半导体，作为晶体管源电极和漏电极之间的通道
作为太阳能电池中的空穴传输层或活性物质，提高光电转换率
由于其高比表面积和化学稳定性可作为导电剂或者正负极材料 由于其高导电性和高透明性，可以替代透明导电薄膜氧化铟锡 作为吸附剂或者选择性透过膜，对污染物起到吸附或阻隔作用
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拉曼光谱（ Raman ）
1580 cm-1
石墨烯表征方法
2700 cm-1
1350 cm-1
拉曼光谱是表征石墨烯石墨烯层数和缺陷的最简单可靠方法，在石墨烯 器件的研究中，这两个性质对器件特性的影响是至关重要的。
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石墨烯表征方法
2D峰
G峰
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1、G峰是主要特征峰，随着石墨烯层数n的增加，G峰位置向低波数移动，其位移与 1/n相关。 2、D峰是无序振动峰，可表征石墨烯样品中的缺陷或者边缘，理论上CVD法制备的石 墨烯没有D峰或者非常弱。 3、2D峰是双声子共振拉曼峰，单层石墨烯的2D峰只有一个峰，石墨有两个峰。