石墨烯的制备、结构、性能及应用前景.doc

. .
-优选
石墨烯的制备、构造、性能及应用前景
摘要：石墨烯由于其特殊的构造、性能，引起了科学家的关注。本文对其构造及性能进展了简要分析，综合了一些常见的石墨烯制备方法，如微机械剥离法、取向附生法、化学气相沉淀法〔CVD法〕等，并进展了简要比照分析。最后结合了当前石墨烯与石墨烯复合材料的制备、医药领域的应用及其在电化学领域应用，展望了石墨烯的未来开展前景。
关键词：石墨烯，制备方法，应用
自2004年Novoselov和Geim等发现石墨烯以后，近来石墨烯成为科学界研究的热点话题[1]。石墨烯是一种由单层碳原子严密堆积成二维蜂窝状晶格构造的碳质新材料，每个碳原子以sp2杂化形成共价键的方式与另外3个碳原子相连，继而排列成为蜂窝状的晶格，每个碳原子上剩余的1个p轨道，垂直与晶格平面杂化形成带( 导带) 和带( 价带)，控制着晶格面的导电现象，其根本机构为有机材料中最稳定的苯六元环，这种特殊的二维构造导致石墨烯展现出各种特殊的性能，其独特的晶体构造特征吸引了科学家们的广泛关注[2]。，是目前发现最薄的二维材料。石墨烯可以包裹形成零维富勒烯，也可以卷起来形成一维的碳纳米管，同样也可以层层堆叠成三维的石墨。石墨烯中的各个碳原子之间的连接十分柔韧，当对其施加外部机械力时，碳原子面就会弯曲变形，从而碳原子不用重新排列，就保持了该材料构造的稳定性。另外，石墨烯因具有高的比外表积、突出的导热性能和力学性能及其非凡的电子传递性能等一系列优异的性质。石墨烯的制备问题也就自然浮现，最初采用的微机械剥离制备的石墨烯，具有优异的物理性质，为物理学研究提供了平台。然而微机械剥离制备的石墨烯产量低，难于实现大量生产。为了大量制备高质量石墨烯，科学家们开场尝试了用各种不同的方法，企图需找一种高效优质的方法。目前，制备石墨烯的几种方法包括：微机械剥离法、氧化复原法、SiC外延生长法和CVD方法等[3]。
1 微机械剥离法
机械剥离法，就是通过对石墨晶体施加机械力〔摩擦力、拉力等〕将石墨烯或石墨烯纳米片层从石墨晶体中别离出来的方法。计算结果说明，在石墨晶体中相邻两层石墨烯之间的德华作用能约为2eVnm-2，因此石墨片层很容易在机械力的作用下剥离。用机械剥离法将普通的石墨片层减至最薄的努力可以追溯到1960年，当时委瑞拉电镜学家HumbertoFern
. .
-优选
ández- Morán试图寻找一种具有足够强度的对电子束透明的并且质地均一的材料作为样品的支持膜，他成功地从石墨晶体中剥离出了厚度为5 nm