石墨烯的制备方法(1).ppt

石墨烯的制备方法
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结语与展望
石墨烯材料的简介
石墨烯的制备
一、
二、
三、
目 录
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一、石墨烯材料的简介

石墨烯（Graphene）是2004年由英国曼彻斯特大学康斯坦丁﹒诺沃肖洛夫(Kostya Novoselov)和安德烈﹒海姆(Andre Geim)发现的，他们使用的是一种被称为机械微应力技术(micromechanical cleavage)的简单方法。
2010年，他们因发现了石墨烯而被授予科学界最高荣誉诺贝尔物理学奖！
Science, 2004, 306:666-669
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石墨烯是石墨的单原子层结构，是由sp2杂化的碳原子构成正六边形网格、蜂窝状二维结构，又一种碳的同素异形体，是构建其它维数碳材料的基本单元。
单层石墨烯
富勒烯
碳纳米管
石墨
Nature Materials, 2007,6:183-191
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二. 石墨烯的制备方法





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微机械剥离法是最简单的一种方法，即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。英国曼彻斯特大学的Geim等于2004年用微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。
Nanotechnology, 2008, 19: 455601
手工将高取向性高温热解石墨(HOPG)
逐层剥离
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2. 取向附生法
取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在 1150 ℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850 ℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石墨烯。第一层覆盖80%后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。
Nature materials ,2008,7:406-411
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中国科学院物理研究所利用含碳的钌单晶在超高真空环境下经高温
退火处理可以使碳元素向晶体表面偏析形成外延单层石墨烯薄膜
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外延生长法是在单晶体表面外延生长石墨层，然后通过化学刻蚀将石墨层从基片剥离。常见有两种方法，一种为SiC表面分解，一种为分子束沉积。
（1）SiC表面分解法

在高温下，SiC表面Si升华，于是残留的碳原子聚集形成弯曲的石墨烯层，而生长的石墨烯常因SiC表面的缺陷而受阻，在其它区域也发生同样的过程，最终在SiC表面形成连续、尺寸与绝缘基片相当的石墨烯层。
SiC外延生长石墨烯的机制：
Physica E, 2010, 42: 691-694
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