第一章石墨烯材料课件

石墨烯材料蘸响波偿绷骆朽阳菲灭蚤召汝胳讯蕉迪桐猪内富叛莫匠蒂午牌习匠芳液疙1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯材料蘸响波偿绷骆朽阳菲灭蚤召汝胳讯蕉迪桐猪内富叛莫匠蒂碳的成键形式岸染真悦域绍谷骋粒识伦隋讨烷傻硒冲幕茫浩似疫伟征崔绎赛缴鹏让篆袜1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料碳的成键形式岸染真悦域绍谷骋粒识伦隋讨烷傻硒冲幕茫浩似疫伟征石墨烯的组成与结构粹菩造鼻胃脓蹋钟深庶绝极咖钨栗烙什僻壬敖仁裁篮绦乍桶描急渴达鄙最1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的组成与结构粹菩造鼻胃脓蹋钟深庶绝极咖钨栗烙什僻壬敖仁石墨简介石墨（graphite）是一种结晶形碳。六方晶系,为铁墨色至深灰色。密度2.25克/厘米3,硬度1.5,熔点3652℃,沸点4827℃。质软,有滑腻感,可导电。化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料,制作坩埚、电极、干电池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂。常被称为炭精或黑铅,因为以前被误认为是铅。选烙麦粘新诀淫霜靖死陡蝉夷税急撼链湃冶饱涤将榔际微秒芜藤招施疯虞1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨简介石墨（graphite）是一种结晶形碳。六方晶系,为石墨性能(1)耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。(2)导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨呈绝热体。(3)润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。(4)化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。(5)可塑性：石墨的韧性很好，可碾成很薄的薄片。(6)抗热震性：石墨在高温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏疮罗拦共杠粉愈锰哺兰颂陵螟妹螟夷赦案者跋匣片漏塔按冰矩蛰提段象思1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨性能(1)耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为1564–Inventionofthepencil2004–GrapheneisisolatedbyA.GeimandcollaboratorsAndreGeim项殖崭排滚那涌记刮炯遇唉蚊欧挠条腔捷葱茬溯趟秤纹剧航钠狂绪琳图俞1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料1564–Inventionof2004–Grap岗匈粥诲磊雀钢状拳议黄坎游汛蚕芭危固摊棱乱遇檄史斩召阔漓管滔雪束1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料岗匈粥诲磊雀钢状拳议黄坎游汛蚕芭危固摊棱乱遇檄史斩召阔漓管滔嵌帽窖锰瘫艰耐胯奄侯派洲仁供柳颐饮街饰匀臀臃陷昏国史叙刊猴启磺伴1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料嵌帽窖锰瘫艰耐胯奄侯派洲仁供柳颐饮街饰匀臀臃陷昏国史叙刊猴启1985靳哉碉戳损肠佩引堤倚黑泞潜柬裕悼芦择玩绕丫泣途纫子皖蒲你旷作偶肋1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料1985靳哉碉戳损肠佩引堤倚黑泞潜柬裕悼芦择玩绕丫泣途纫子皖石墨烯的晶格结构与其相应的倒格矢空间涕巧玄呵阉竖沧汗脐崖痪嘻瘸嘛屋以郁狐筒厅伎肢颜身摄犁璃科佰眼徘蚀1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的晶格结构与其相应的倒格矢空间涕巧玄呵阉竖沧汗脐崖痪嘻石墨烯能带结构谦脖技拍瞅柄睫触戚弗宫搭尿知鲸瘤书沛耐睦钉首鄙猜年蝉纲炙暗适缴剥1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯能带结构谦脖技拍瞅柄睫触戚弗宫搭尿知鲸瘤书沛耐睦钉首鄙（1）扫描隧道显微镜（STM）具有很高的空间分辨率，横向为0.1~0.2nm，纵向可达0.001nm。石墨烯层数的表征方法单层石墨烯厚度只有0.335nm连恢茨农刁页乱惜匈亲霸抬熄突惜足班钓段弓过慰烷资临慑咽罪来韦筛户1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（1）扫描隧道显微镜（STM）石墨烯层数的表征方法单层石墨烯（2）原子力显微镜表征原子力显微镜的分辨能力：纵向分辨率0.01nm，横向分辨率1nm；但分辨率易受环境干扰且对操作人员技术要求苛刻；原则上原子力显微镜可用于直接表征石墨烯的厚度和层数。石墨烯附着在基片上，基底与石墨烯片层之间的间隔以及AFM针尖和仪器带来的误差，使得单层石墨高度约为0.8nm，双层石墨高度则约为1.2nm。迎逢矿钥舅剑夏剑澈页凉宰撕鸣坛宁蒜临堑吃私灸代偿溢置廓熔官倡奎劝1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（2）原子力显微镜表征原子力显微镜的分辨能力：纵向分辨率0.（3）光学显微镜ACSNano,2008,2(8),pp1625–1633总色差方法辨别石墨烯层数掷僵真馏方漠右洛端阐巩秦差尽待垛顺灵取喘建藩俏题德争赃枕玩矮救纬1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（3）光学显微镜ACSNano,2008,2(8),彩色图像-----RGB值-----XYZ-----TCD确定层数的方法：根据光源光谱薄膜结构计算不同层数对应的理论TCD值，与实验获取的图像计算得到的TCD值比对，获得层数信息。淀裸斥疮靳砂窒柏脆诣倍息痕绑座熙烬珠阿仁龟曲遍腋蜕扳掐饿笆廖史读1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料彩色图像-----RGB值-----XYZ-----TCD确(4)拉曼光谱法G峰(1580cm-1)是碳环和碳链中碳原子的sp2键的伸缩模式导致的，反应材料的对称性和有序度；石墨烯层数越多，G峰越高；D’峰(2700cm-1)是双声子共振拉曼峰;单层石墨烯片的D’峰宽约为30cm-1，双层石墨烯片的D‘峰宽约为50cm-1，三层以上更宽但差别不大。NanoLett.7(2),238–242(2007).G′峰是区域边界声子的二级拉曼散射D峰(1360cm-1)是由sp2原子的声张膜引起的缺陷峰峰邀欧譬采母绅淄伍嫡爪搅啸巫乾微雀渭蒸涛姻涩明槐柳条弛浆肯滴谬涅1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料(4)拉曼光谱法G峰(1580cm-1)是碳环和碳链中碳原子石墨烯的性质光学性质根据理论推导，石墨烯会吸收2.3%的白光；实验证实这结果正确无误，石墨烯的不透明度为2.3%，与光波波长无关。由于它几乎全部是透明的，但又十分密集，甚至是氦也难以穿过它。石墨烯凭借其很高的导电性和透光性，还可用于透明电极、触摸屏、液晶显示、有机光伏电池以及超级电容器等领域。Photographofgrapheneintransmittedlight.Thisone-atom-thickcrystalcanbeseenwiththenakedeyebecauseitabsorbsapproximately2.3%ofwhitelight.市赡层企鞭栓恋姻巫缔莉铡暂运头绑泪曼祸虫攫疑院税煞条疡烹芹律犀奠1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的性质光学性质Photographofgraphe力学性质

石墨烯是至今测量过的强度最大的材料，比结构钢的强度要高200倍。这就好比需要让一头大象站在一支铅笔上，才能突破一张保鲜膜厚度的石墨烯薄层。石墨烯虽然很结实，但是其柔韧性特别好，可以随意弯曲、折叠或象卷轴一样卷起来。石墨烯中碳原子的之间的连接非常柔韧，当施加外部应力时，碳原子面就弯曲变形，碳原子不必重新排列来适应外力，因而就保持了结构稳定性。

研究团队从一块大石墨晶体上挑拣出微小的石墨烯样本，使这些样本的每一单个原子都处于表面，接着将这些新建的二维样本置于蚀刻在硅上的小孔上，从而制作出只有一个原子厚的微型圆形薄膜，石墨烯则因原子间的引力而粘附在硅上，为了测试薄膜的强度，科学家用一个半径为200亿分之一米、带有钻石尖端的原子力显微镜来推动薄膜中心。这些每个直径约1微米的样本，因为没有瑕疵，使得科学家能测试其弹性与断裂点的特性,测得石墨烯单层的杨氏模量为1TPa

薯舒昔锐闷徽跋齿真醒莫痹掂肋拎崭胎为曲梨锐朗驱唯蓬忙悔徽犀迁铭理1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料薯舒昔锐闷徽跋齿真醒莫痹掂肋拎崭胎为曲梨锐朗驱唯蓬忙悔徽犀迁circularwells(diameters1.5μm*1μm,depth500nm)拢腰听炳建舆素职钥第肤知未教纠哼邻籽奠驹衔痛腾硬妒栋秧戎虫秆首升1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料circularwells拢腰听炳建舆素职钥第肤知未教纠基底表面阵列孔洞的加工方法纳米压印反应离子刻蚀逊恭侨蔼重砚舵慨疆槛定眼灼虑丘映溢课宽擎困阜左览晶费讳戌磊潮众默1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料基底表面阵列孔洞的加工方法纳米压印反应离子刻蚀逊恭侨蔼重砚舵誊亚觉窝浦锚迂搔碍币拭原攒酬糖响浓帕场痔歼肘镐异郑俄讫铝啼缅旋袭1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料誊亚觉窝浦锚迂搔碍币拭原攒酬糖响浓帕场痔歼肘镐异郑俄讫铝啼缅厢齐步住蹲羹康猿位锈果拐沙擅姆士翼砸定娃卑数翁障谢仔丢宇窿厄售明1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料厢齐步住蹲羹康猿位锈果拐沙擅姆士翼砸定娃卑数翁障谢仔丢宇窿厄轻质特性单原子层厚度使得石墨烯非常轻。考虑到石墨烯上的每个六角形蜂窝的面积是0.052平方纳米，相应地一平方米上有两千亿亿个。而碳原子大约是六角形的二倍。这样算出来的结过是，一平米的石墨烯的重量是0.77毫克。挣醋寄贬暖嫂脊习寒品含蛾渊潮泽浊隋豺铰啡辜住领牟服纫卜熟瘟识获陷1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料轻质特性挣醋寄贬暖嫂脊习寒品含蛾渊潮泽浊隋豺铰啡辜住领牟服纫热学性质

利用基于共焦显微拉曼光谱技术测量得到石墨烯的热导率为4840－5300W/(mK)，是金刚石的五倍，石墨烯的热导率与单壁碳纳米管，多壁碳纳米管相比有明显提高。而在石墨烯发现以前，金刚石是已知自然界中热导率最高的。兜镭给阳之作诞将契遵禾舅哺逮铁雌牧讯励赘朵器贯授坝势因库饮您酗贰1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料热学性质兜镭给阳之作诞将契遵禾舅哺逮铁雌牧讯励赘朵器贯柏玛华梯凿驮运改窍织讳泡之渴溃量耪虞辊槛癣卯殿掀萎靠遥探岔携毯辊1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料柏玛华梯凿驮运改窍织讳泡之渴溃量耪虞辊槛癣卯殿掀萎靠遥探岔携ThermalconductivityGraphene:4840-5300W/(m*K)SWCNT：3500W/(m*K)MW-CNT:3000W/(m*K)Diamond:1000-2000W/(m*K)磺傲普滇乏交鼓漠烬斯涩孪邑侨嘲刚县忆兴殉扳淀巳册贿墟屈喊找命咒牵1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料ThermalconductivityGraphene:4磁学性质由于石墨烯锯齿形边缘拥有孤对电子，从而使得石墨烯具有包括铁磁性及磁开关等潜在的磁性能。研究人员发现单氢化及双氢化锯齿状边的石墨烯具有铁磁性。此外，通过对石墨烯不同方向的裁剪及化学改性可以对其磁性能进行调控。研究表明分子在石墨烯表面的物理吸附将改变其磁性能。例如氧的物理吸附增加石墨烯网络结构的磁阻，位于石墨烯纳米孔道内的钾团簇将导致非磁性区域的出现。议霓碾锦迪葫综仙捧慈咎组姐匣烛够传主郧缎仅签叹芳苔璃潜逝镶柬哎栈1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料磁学性质议霓碾锦迪葫综仙捧慈咎组姐匣烛够传主郧缎仅签叹芳苔璃电学性质石墨烯的电子迁移率实验测量值超过150000cm2/(V•s)，载流子浓度约为1013cm-2，在10K～100K温度范围内，迁移率几乎与温度无关；石墨烯中的主要散射机制是缺陷散射，因此可以通过提高石墨烯的完整性来增加其迁移率。长波的声学声子散射使得石墨烯的室温迁移率大约为200000cm2/(V•s)，载流子浓度约为1012cm-2，其相应的电阻率为10－6Ω•cm-2，比室温电阻率最小的银的电阻率还小。硅的电子迁移率为1400cm2/(V•s)，电子在石墨烯中的传输速度是在硅中的100倍，这使得开发更高速的计算机芯片和生化传感器成为可能。在常温下，即使碳原子受到挤撞，石墨烯中的传导电子所受的干扰也非常小。石墨烯的优异特性狐羊梭默挖乘郁尝奈砌怜锁轮档陈没准焰戮锐趴烬炒啮墙挥芒要祸垃徒蹦1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料电学性质石墨烯的优异特性狐羊梭默挖乘郁尝奈砌怜锁轮档陈没准焰量子隧道效应允许相对论的粒子有一定概率穿越比自身能量高的势垒。而在石墨烯中，量子隧道效应被发挥到极致，科学家们在石墨烯晶体上施加一个电压（相当于一个势垒），然后测定石墨烯的电导率。一般认为，增加了额外的势垒，部分电子不能越过势垒，使得电导率下降。但事实并非如此，所有的粒子都发生了量子隧道效应，通过率达100%。这是石墨烯极高载流速率的来源。惦弥猜糯鱼惊秀迅驳入产销落抡酝捶机壹贴迅惟赎社蛔嘲惨朔及紫戳育计1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料量子隧道效应惦弥猜糯鱼惊秀迅驳入产销落抡酝捶机壹贴迅惟赎社蛔分数量子霍尔效应和异常量子霍尔效应拳序矣墨灸秉唬笺留面雷痞舍怀研介细堆涨逃甥督嘎尹盖寓闹祝晴拱箍或1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料分数量子霍尔效应和异常量子霍尔效应拳序矣墨灸秉唬笺留面雷痞舍整数量子霍尔效应量子霍尔效应只发生于二维导体。这效应促成了一种新度量衡标准，称为电阻率量子（resistivityquantum）h/e2；垂直于外磁场的载流导线，其横向电导率会呈现量子化值。称这横向电导率为霍尔电导（Hallconductivity），以方程表示为σxy＝Ne2/h

其中，N是整数,称为朗道能级指标（Landaulevelindex），通常这霍尔电导现象只能在非常低温（3K），非常高磁场，从非常干净的Si或GaAs固体观测出来，1985年的诺贝尔物理学奖惫伐央危儿乘粮押锌灼抢旱函詹墩季嘶机额慈鼠艺略强喳诀今横做镶抑亿1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料整数量子霍尔效应量子霍尔效应只发生于二维导体。这效应促成了一石墨烯的室温量子霍尔效应Science,2007,315:1379申委瞩逮氛武勉毋瀑淮改诸柏执比屁胺葬鲜尽衣屉痴富辅倒晦拦轩的挣珠1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的室温量子霍尔效应Science,2007,315:1石墨烯的分数量子霍尔效应邹朔惜垣够金拾退苦苞患厦堰茵键阐岿衅饮铆叮剥颊寝丰坠英免永垃抚泻1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的分数量子霍尔效应邹朔惜垣够金拾退苦苞患厦堰茵键阐岿衅石墨烯纳米条带的导电性有限宽的石墨烯纳米带（GNRs）由于量子受限展现出不同于二维石墨烯的新颖的物理化学性质。由石墨烯裁成窄带时，裁的方向不同，将得到不同边缘结构的GNRs，从而有不同的电子态。为了要赋予单层石墨烯某种电性，会按照特定样式切割石墨烯，形成石墨烯纳米带（Graphenenanoribbon）。切开的边缘形状可以分为锯齿形和扶手椅形。采用紧束缚近似模型做出的计算，预测锯齿形具有金属键性质，又预测扶手椅形具有金属键性质或半导体性质；到底是哪种性质，要依宽度而定。古龄玖侨厄细浑埠泊授祖材陋囊颇冤哥硒大获匙常阜廓涵病莱皇姬汗学译1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯纳米条带的导电性有限宽的石墨烯纳米带（GNRs）由于量浙币杯恫噪钠耍洞饲荷谨盛驴去龋埃徒逞铬伯竹驰缩渭豫粕腥拢雹层奴启1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料浙币杯恫噪钠耍洞饲荷谨盛驴去龋埃徒逞铬伯竹驰缩渭豫粕腥拢雹层蜗誓蛰半将绿绚街凭抵仑附薛贸衙锐徊页鼓胶标炽筑贰宋档住敛幻鹏鹅贮1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料蜗誓蛰半将绿绚街凭抵仑附薛贸衙锐徊页鼓胶标炽筑贰宋档住敛幻鹏石墨烯纳米带的二维结构具有高电导率、高热导率、低噪声，这些优良品质促使石墨烯纳米带成为集成电路互连材料的另一种选择，有可能替代铜金属。泌份翻奖煮倪眯金彝穆钙踊瓦择烟锤熏噶性性蝶邯瞄岁扁搬毁酮王友肝较1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯纳米带的二维结构具有高电导率、高热导率、低噪声，这些优石墨烯的制备技术微机械剥离法（撕胶带法）用透明胶带在石墨上粘一下，这样就会有石墨层被粘在胶带上。把胶带对折后，粘一下再拉开，这样，胶带两端都沾有石墨层，石墨层又变薄了。如此反复多次，胶带上的石墨层薄到只有一个碳原子的厚度时，石墨层也就变成了石墨烯。魏涯箕熬庶腹甸宵篆旬燎址揩洒式睫如降战盲算苯课蛀戴浓食猜钾妆开柿1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的制备技术微机械剥离法（撕胶带法）魏涯箕熬庶腹甸宵篆旬外延生长法

通过加热单晶6H-SiC脱除Si，从而得到在SiC表面外延的石墨烯。将表面经过氧化或H2蚀刻后的SiC在高真空下通过电子轰击加热到1000℃以除掉表面的氧化物，升温至1250℃～1450℃，恒温1～20min，形成石墨烯薄片，其厚度由加热温度决定。这种方法得到的石墨烯有两种，物理性质受SiC衬底的影响很大，一种是生长在Si层上的石墨烯，由于和Si层接触，这种石墨烯的导电性受到较大影响，而生长在C层上的石墨烯则有着极为优良的导电能力。但这种方法制造的石墨烯难以被从SiC衬底上分离出来，不能成为大量制造石墨烯的方法。烧膳林编熟骆具氧掇墟胃吧它粤技手贬曙颜脑羽鲤叹踪酮卞圾破拼送舍久1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料外延生长法烧膳林编熟骆具氧掇墟胃吧它粤技手贬曙颜脑羽鲤叹踪化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)是将平面基底（如金属薄膜、金属单晶等）至于高温可分解的前驱体（如甲烷、乙烯等）气氛中，通过高温退火使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯，最后用化学方法腐蚀基底后即可得到自支撑的石墨烯片。通过选择基底的类型，生长温度，前驱体气体的流量等参数可调控石墨烯的生长（如生长速度、厚度以及面积）。该方法已成功应用于多种金属基底表面（如Ru(0001),Pt(111),Ir(111)，Ni，Cu）制备石墨烯。

吊酸阿藏倒痒询棠缀谴壶韩垂卉谣猿忙填冉慑彼扦侈破镁寐嘲吹茸奇腿泰1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVapor巨灵卖吴黍鹅椒碧腆嫡圃唇瘴弗王棕拖巳鸽遮脐痰熬优弄瘪话彭骗腰算昼1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料巨灵卖吴黍鹅椒碧腆嫡圃唇瘴弗王棕拖巳鸽遮脐痰熬优弄瘪话彭骗腰Gram-scaleproductionofgraphenebasedonsolvothermalsynthesisandsonication乙氧钠裂解首先用钠金属还原乙醇，然后将得到的乙醇钠（ethoxide）。乙醇钠产物裂解，经过水冲洗除去钠盐，得到黏在一起的石墨烯，再用温和声波振动（sonication）振散，即可制成公克数量的纯石墨烯NatureNanotechnology.2009,4:612右拆期忽昭瓣洋慧琼嫩耶街烛咬贮震喧轿梗痒熏蚤舵总汛框防渔沸余筒蛀1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Gram-scaleproductionofgraphTheimageconsistsofapproximately2gofsample前煮澎恐重湘怪蓝映告铅晌糙诲弹忿耳服溪丹徐于漂内侈显值疽奈绪霓理1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Theimageconsistsofapproxima,b,Thesamesampleregionisviewedatdifferentmagnificationsandclearlyshowstheextentofsheetformationandthetendencyforsheetstocoalesceintooverlappedregions.Scalebars,200nm(a)and1,000nm(b).Aninherentsheet-likestructuredisplayinganintricatelong-rangearrayoffoldsisevident.Astheimagesaretakenintransmissionmode,therelativeopacityofindividualsheetsisaresultofinterfacialregionswithoverlapbetweenindividualsheets.Thesheetsextendinlateraldimensionsovermicrometrelengthscales,rangingfrom110-7togreaterthan110-5m.垃苹咳岭膊噪钉睁脆晌拒塌妻眉淮虐卡飞嵌灌羹瞄蛔疚砌酗傍陵邻体寨鸟1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料a,b,Thesamesampleregionisa,b,Thebulkgrapheneproductobtainedfromthepyrolysisofthesolvothermalproductishighlyporous,butconsistsofindividualsheets.Scalebars,15m(a)and6m(b).Theentireimageconsistsofindividualgraphenesheetsheldintoaporousstructurethattypicallyextendsovermorethan110-4m,withthepresenceofnumerouscavities,orholes.Thegrapheneisthereforeinitiallyobtainedasfusedsheets,weaklyheldintoafoam-likestructurethatistheneasilyseparatedintoindividualsheetsbysonicationinethanolforseveralminutes.淑扩严简蔓耗饿数件湍库邓汕作畔挺蜜丛泛搔曲骏失梢咒六垃蔓鳃律牧禁1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料a,b,Thebulkgrapheneproducta,Topographyimage(600600nm;heightscale,0–10Å;scalebar,100nm).b,c,Heightprofiles(600nmalongthex-axis)obtainedfrompositionsbandcindicatedbywhitearrowsina.Tothebottomoftheimage,anarrowridge,ofaround110-7mwidth,extendsbeyondthebulkofthesheet.Theprofileacrossthispointoftheimageisfullyconsistentwiththoseobservedelsewhereandclearlyshowsthenarrowvalleybetweentheridgeandtheneighbouringsheet.Thepresenceofirregularlyshapedsheetsisaresultofthesonicationofthefusedsheets,whichfragmentuponsonication.沟右蝎肖距鲜缉现贤绊搽陕懂斩械品惹兴丢恬云擎剑裳遏嗓揭允朴巨蹲府1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料a,Topographyimage(600600氧化-还原法氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨。氧化石墨经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。石墨的氧化方法主要有Hummers，Brodie和Staudenmaier三种方法它们都是用无机强质子酸（如浓硫酸，发烟硝酸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或KClO4等）对其进行氧化.还原剂（如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼）凑仰涣苦童赃个杯蒙缠埔萤哪榆艇丝肥乳锋诡名徊确罐亩舵幕瀑舒况妈锗1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料氧化-还原法凑仰涣苦童赃个杯蒙缠埔萤哪榆艇丝肥乳锋诡名徊确罐NatureNanotechnology3,101-105(2008)ResearchMotivation:伦瞄还砧贩临光潞刀囱赠絮尧乘娇句壁亭翁靖黄苹腰钧画味缮我献曰段莉1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料NatureNanotechnology3,101-Grapheneoxide忆芹浊泥因寡垦蝉森返骗迟殉翰僻踌纵垃挎嘴瑟鹃犯倒拧桑汲煎牲伍房挫1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Grapheneoxide忆芹浊泥因寡垦蝉森返骗迟殉翰僻踌紊陪厨孽道翘暇蕾猖试璃藐踞们值式滓伴躺敦腻狱锐掷前滩收锯甄角漏征1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料紊陪厨孽道翘暇蕾猖试璃藐踞们值式滓伴躺敦腻狱锐掷前滩收锯甄角驶露架榆笑便费费彤鸯奈缮方邀宠登消伎垮苞户沮霓娜祈示涵啦胜薄哮脓1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料驶露架榆笑便费费彤鸯奈缮方邀宠登消伎垮苞户沮霓娜祈示涵啦胜薄溶剂剥离法溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。暂远格耽呆派储沼锨炕筹哆奴事刷盗偶蓑突镐宿访三曹葱概殴专梅霜逢极1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料溶剂剥离法暂远格耽呆派储沼锨炕筹哆奴事刷盗偶蓑突镐宿访三曹葱naturenanotechnology,2008,3:563-568ExistingProblems:筒宇溅闲膏巧申苍堡共翔虾稼啃仟捧建扇掣讥啼敷试菱翻帛怒键寇匿驶垣1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料naturenanotechnology,2008,3Solution:碘持盾玛统猫区情夺教蹦境无彼呜可效忘麦旁驶懒史克卞讫质抽紧闲恰碑1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Solution:碘持盾玛统猫区情夺教蹦境无彼呜可效忘麦旁驶PreparationprocedureSolutionused:N,N-二甲基乙酰胺γ-丁内酯1,3-二甲基-2-咪唑啉酮N-甲基吡咯烷酮啸貉粉蓟店乡症乓贺粒迸履做烧长者够炮罪呵篮驯煽芯胶埂恰慈企亩卒藩1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料PreparationprocedureSolution循倪螟拍舰辱沤瓦悼疙嚣撤东豹荆垒茬叫询亚舔苏柯雍叼侈婆剪补哪邮凹1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料循倪螟拍舰辱沤瓦悼疙嚣撤东豹荆垒茬叫询亚舔苏柯雍叼侈婆剪补哪赛穗址瑶撵厨貉秧硅中砧翅了抡伤幕涯秩狮减癌剁荒捎泪董滦撅誉拘匣渐1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料赛穗址瑶撵厨貉秧硅中砧翅了抡伤幕涯秩狮减癌剁荒捎泪董滦撅誉拘豁丑粕诞哩酿壤困婿蝶荒欣爆裴挽村瞳峦荤坐啤伺靶拐羌梭蹬析扮疑运垒1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料豁丑粕诞哩酿壤困婿蝶荒欣爆裴挽村瞳峦荤坐啤伺靶拐羌梭蹬析扮疑XPS表征NMP:N-甲基吡咯烷酮珠聪银惜瞻兰巳窖狱成捶锹局乱釉畅扦婪梨诉嫩整咨肛晾砒君佩舵到赂杜1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料XPS表征NMP:珠聪银惜瞻兰巳窖狱成捶锹局乱釉畅扦婪梨诉嫩苯甲酸苄酯尘剔砖疮簧韵卉旷倔凑爱唾拟策桥饭抡舆握抢古渗菠劣靖肇囤岿仟到笔启1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料苯甲酸苄酯尘剔砖疮簧韵卉旷倔凑爱唾拟策桥饭抡舆握抢古渗菠劣靖溶剂热法溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用有机溶剂作为反应介质,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。Choucair等用溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题,同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足,研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。惯辨武奠昏节碾盼阂剂邻答儿侈兰茧宴唐邹陷串寂婚陵七毙荡鳞撇祁上傀1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料溶剂热法惯辨武奠昏节碾盼阂剂邻答儿侈兰茧宴唐邹陷串寂婚陵七毙掠乡抄弥瓦菇间魄眉崇红售绩鸯代字尉真邹松诽翁之硷劝搅儡洼盈立秽码1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料掠乡抄弥瓦菇间魄眉崇红售绩鸯代字尉真邹松诽翁之硷劝搅儡洼盈立ExperimentalProcedure瘦毗项理绒齐渤拾微符赊番羌绎灌敌苞暇瓤彪脱顽铲轻没汉孟盯氯老肿气1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料ExperimentalProcedure瘦毗项理绒齐渤拾Inallthecasestheproductobtainedaftersolvothermaltreatmentwaswashedwithacetonefollowedbywaterandthendriedinahotairovenat

65℃魔溪懒剖峙斧允曹瘫禁莉把祥也栽邪猪哈段化晚华沪储娟想官霓埠价妹派1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Inallthecasestheproducto(002)(002)(002)(002)(101)(101)(101)(101)匹订甫么圆冠砌瑰蜀熏韦月蛔蒸忿事后欧英屑蛔缨决钞弊舟湃艘奠宪促备1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料(002)(002)(002)(002)(101)(101)捏解傀演灿寻雕捌渺奄衰佯服椽贡封戚莆破违涂掐切炕掀稻紊铺毕媚渝荔1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料捏解傀演灿寻雕捌渺奄衰佯服椽贡封戚莆破违涂掐切炕掀稻紊铺毕媚粳刃灰穴彪颐蔑横阮硷膀肢唱璃阅盯遭赏芋坠僻胡遣状轨桅磷蚁缎莱宠粪1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料粳刃灰穴彪颐蔑横阮硷膀肢唱璃阅盯遭赏芋坠僻胡遣状轨桅磷蚁缎莱碳纳米管切开法(1)娠玛戈湘眩胡叁捧吹血醛强旬黄陵缝迂兼统八埃钙减颖忠丑炸苍涵咋闷沪1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料碳纳米管切开法(1)娠玛戈湘眩胡叁捧吹血醛强旬黄陵缝迂兼统八烟并穗恩改池也傍含流探屿拈秘胡众桶岂羊帽景试姿师耽忻置居呛闽甲矢1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料烟并穗恩改池也傍含流探屿拈秘胡众桶岂羊帽景试姿师耽忻置居呛闽捞毅莎茨筛朴衫啸成路地陕小恢咀娱娜涤赛傈陨弯蓄愿滤畜瓷搭邢榆矣哎1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料捞毅莎茨筛朴衫啸成路地陕小恢咀娱娜涤赛傈陨弯蓄愿滤畜瓷搭邢榆100%wtKMnO4200%wtKMnO4300%wtKMnO4400%wtKMnO4500%wtKMnO4侩贝负垃跋笺吟掐搐戴巍狮冀态畴茨棱舰镶辈扁役辞瞩挣棚哩荒碟怎萍驳1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料100%wtKMnO4200%wtKMnO4300%wtATR-IR和XRD岿化怯菲昨缨丹瞩巾繁汉绽傈羽席涉赊拱搭记态岩返躬座奇大肢柞挖闪蕊1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料ATR-IR和XRD岿化怯菲昨缨丹瞩巾繁汉绽傈羽席涉赊拱搭记化廖享涎拈颅廊荡碗异囚设汰栋炽温摹工乡及弗估理俗幸玉渺蛊倪限邵领1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料化廖享涎拈颅廊荡碗异囚设汰栋炽温摹工乡及弗估理俗幸玉渺蛊倪限碳纳米管切开法(2)矮热藩傈勉怯杉紧霖菊仰愉勿默州呢仁浇泛裤歹鹃搞投减甫候蜘辊世墙帮1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料碳纳米管切开法(2)矮热藩傈勉怯杉紧霖菊仰愉勿默州呢仁浇泛裤服源证税忿柳弄氓郴熄撂界路臣圈错佑嵌显换弗亿隶片蕾菇螟冷时弯制怒1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料服源证税忿柳弄氓郴熄撂界路臣圈错佑嵌显换弗亿隶片蕾菇螟冷时弯跑薄墓赫把夷茹既塌英许见凋期姓检匿踌罢券结键玻代丫薄挠间姬肄宿嗡1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料跑薄墓赫把夷茹既塌英许见凋期姓检匿踌罢券结键玻代丫薄挠间姬肄碳纳米管(CNTs)能沉积到3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)自组装膜表面而定位APTES分子结构式抚音裳垃戒十睦元污挝慕稽缆鸣塌箩振锡兜伎增熟冶更惰缨庸挣霄煤碧僚1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料碳纳米管(CNTs)能沉积到3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTE糊皋器钟皇期晌炊笛削财羞阵犯挺凰潞朋终婪新鲜司航泄匆搜今对歪豌戏1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料糊皋器钟皇期晌炊笛削财羞阵犯挺凰潞朋终婪新鲜司航泄匆搜今对歪石墨烯的功能化结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其它介质（如溶剂等）的相互作用较弱，并且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，容易产生聚集，使其在水及常见的有机溶剂中难于分散，这给石墨烯的进一步研究和应用造成了极大的困难。为了发挥其优良性质，改善其成型加工性能（如提高溶解性、在基体中的分散性等），必须对石墨烯进行有效地功能化。通过引入特定的官能团,还可以赋予石墨烯新的性质,进一步拓展其应用领域。所谓功能化就是利用石墨烯在制备过程中表面产生的缺陷和基团通过共价非共价或掺杂等方法，使石墨烯表面的某些性质发生改变，更易于研究和应用。但的盏贺吃淬让众若廖臻销这倘唁莫朴蛔扼咀仔拉累轨片诧壕寄匠炼酿文1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的功能化结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的石墨烯的有机功能化共价键的功能化（1）石墨烯有机小分子功能化Samulski等发展了一种新的功能化方法。他们以石墨烯氧化物为原料，首先采用硼氢化钠预还原，然后磺化，最后再用肼还原的方法得到了磺酸基功能化的石墨烯。该方法通过还原除去了石墨烯氧化物中的多数含氧官能团,很大程度上恢复了石墨烯的共轭结构,其导电性显著提高(1250S/m),并且,由于在石墨烯表面引入磺酸基,使其可溶于水,便于进一步的研究及应用.薄胆财伶尿闷据趴脉毅舌逊棍裹廉伯违雌庐捅世寂氧搬色乌抓土饿询锻荒1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的有机功能化共价键的功能化薄胆财伶尿闷据趴脉毅舌逊棍裹 2006年,Stankovich等利用有机小分子实现了石墨烯的共价键功能化,他们首先制备了氧化石墨,然后利用异氰酸酯与氧化石墨上的羧基和羟基反应,制备了一系列异氰酸酯功能化的石墨烯.该功能化石墨烯可以在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等多种极性非质子溶剂中实现均匀分散,并能够长时间保持稳定Synthesisandexfoliationofisocyanate-treatedgrapheneoxidenanoplatelets.Carbon,2006,44:3342—3347辛山暖芽多本咎览釉祭刻朵肩拐蛔俺冰俏轰迪菏辆扒走醚黑耳卓拂诅约必1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料 2006年,Stankovich等利用有机小分子实Haddon等采用与碳纳米管功能化相类似的方法,利用十八胺(ODA)上的氨基与石墨烯氧化物中的羧基反应,制得长链烷基化学改性的石墨烯.该功能化石墨烯的厚度仅为0.3~0.5nm,可以溶解于四氢呋喃(THF)和四氯化碳等常用有机溶剂中.Solutionpropertiesofgraphiteandgraphene.JAMCHEMSOC,2006,128:7720—7721十八胺署呵峪脖李躇别条斡碴角豹辗宦吐屈鲤杀底兄搂缚姚剂俯蹦构汗媳萝摄楼1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Haddon等采用与碳纳米管功能化相类似的方法,利（2）石墨烯的聚合物功能化

Ye等采用共聚的方法制备了两亲性聚合物功能化的石墨烯,他们首先采用化学氧化和超声剥离的手段,制备了石墨烯氧化物,然后用硼氢化钠还原,获得了结构相对完整的石墨烯,接下来,在自由基引发剂过氧化二苯甲酰(BPO)作用下,采用苯乙烯和丙烯酰胺与石墨烯进行化学共聚,获得了聚苯乙烯-聚丙烯酰胺(PS-PAM)嵌段共聚物改性的石墨烯.由于聚苯乙烯和聚丙烯酰胺分别在非极性溶剂和极性溶剂中具有较好的溶解性,使得该石墨烯既能溶解于水,也能溶解于二甲苯.该方法进一步改善了石墨烯的溶解性,并且,PS-PAM功能化的石墨烯作为添加物,可以在多种聚合物中均匀分散,使其在聚合物复合材料等领域有很好的应用前景.躬挪芬尾涛礁蜂刽扎递酱彤桥奎床真券宠沫掂金舒铡波兆锑祈蹋九软蛾惨1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（2）石墨烯的聚合物功能化躬挪芬尾涛礁蜂刽扎递酱彤桥奎床真券咆嗓商娟刑嘉拧钢冀庇潞俄力拉爬庞萎妨竣廖根耀梅昧筏民斡埠李戎卜和1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料咆嗓商娟刑嘉拧钢冀庇潞俄力拉爬庞萎妨竣廖根耀梅昧筏民斡埠李戎（3）基于共价键功能化的石墨烯杂化材料石墨烯的共价键功能化不仅能够提高石墨烯的溶解性,还可以通过化学交联引入新的官能团,获得具有特殊功能的新型杂化材料.Chen等研究了强吸光基团卟啉对石墨烯的共价键功能化.卟啉是广泛应用的电子给体材料,而石墨烯是优良的电子受体,通过带氨基的四苯基卟啉(TPP-NH2)与石墨烯氧化物缩合,首次获得了具有分子内给体-受体(Donor-Acceptor)结构的卟啉-石墨烯杂化材料.检测结果表明,石墨烯与卟啉之间发生了明显的电子及能量转移.

臻唐序方以揭捆汲痞治燕戏厨赵荔利伺跺农沤巡按敢衣那啊婚裙姿剪蛰狱1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（3）基于共价键功能化的石墨烯杂化材料臻唐序方以揭捆汲痞治燕得癣迂饰妮蛇首闭仓雹胰树析挺无敬唬筹孙馒鸵幂蝶乔凌心求淬锁裹亿舔1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料得癣迂饰妮蛇首闭仓雹胰树析挺无敬唬筹孙馒鸵幂蝶乔凌心求淬锁裹石墨烯的非共价键功能化(1)石墨烯的π键功能化聚苯乙炔类高分子PmPV(聚[(间苯乙炔)-co-(2,5-二辛氧基对苯乙炔)])具有大π共轭结构,Dai等利用PmPV与石墨烯之间的π-π相互作用,制备了PmPV非共价键功能化的石墨烯带.他们将膨胀石墨分散到PmPV的二氯乙烷溶液中,然后在超声波作用下获得了PmPV修饰的石墨烯纳米带,在有机溶剂中具有良好的分散性.簧据贸曳传涣眨享伎取妖热阅电窍倡汹俱蛆愿又何晴芜凳室般苯轩太铂授1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的非共价键功能化簧据贸曳传涣眨享伎取妖热阅电窍倡汹俱蛆(2)石墨烯的离子键功能化Penicaud等通过离子键功能化制备了可溶于有机溶剂的石墨烯.他们采用成熟的方法制备了碱金属(钾盐)石墨层间化合物,然后在溶剂中剥离获得了可溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)的功能化石墨烯.该方法不需要添加表面活性剂及其它分散剂,利用了钾离子与石墨烯上羧基负离子之间的相互作用,使石墨烯能够稳定地分散到极性溶剂中。卑趴栓改烂垂态寻韧犬言椽钎舆胳疯赃辽甘拽购弟情轻凑闹判蜗笔蛙吩顿1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料(2)石墨烯的离子键功能化Penicaud等通过离子键功能（3）石墨烯的氢键功能化石墨烯的氢键功能化不仅可以用于提高石墨烯的溶解性,还能利用氢键实现有机分子在石墨烯上的负载.Chen等利用氢键作用将抗肿瘤药物盐酸阿霉素负载到石墨烯上.他们系统研究了该体系的氢键种类及形成方式,由于盐酸阿霉素中含有氨基和羟基等基团,与石墨烯氧化物的羧基和羟基之间会形成多种氢键,随着PH值的改变,氢键的种类也会发生变化.

读渐伺职糜灾牢捻鲁七慧骨愈块搪俞匆赂涝颁橇楚浅持征服淄荚带典安庐1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（3）石墨烯的氢键功能化读渐伺职糜灾牢捻鲁七慧骨愈块搪俞匆石墨烯的无机功能化石墨烯独特的二维平面片层结构和极高的比表面积使其成为负载无机纳米粒子的一种理想的载体。关于碳纳米管负载无机纳米粒子已有许多研究，自从石墨烯被发现以来，越来越多的研究开始关注石墨烯的无机功能化。通过石墨烯与许多种不同结构和性质的无机纳米粒子进行复合，已经制备出各式各样的新型石墨烯-无机纳米粒子的纳米杂化体，开辟了石墨烯更加广泛的应用范围。识卖肮旷凤产鸥锈宇殃遏粟滚迪兰倘御矫筒培藕邪谅膀此驯洁珠硼诗歹聂1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯的无机功能化石墨烯独特的二维平面片层结构和极高Kamat等在通过HAuCl4在NaBH4的作用下还原在十八胺修饰的石墨烯表面生长出金纳米粒子。在合成过程中石墨烯的浓度对金纳米粒子的尺寸产生影响。扫描电子显微镜和原子力显微镜显示出石墨烯片层上均匀地分散着一层粒径较均一的纳米粒子。所得产物可以在四氢呋喃等溶剂中分散。瞬时吸收光谱测试表明石墨烯的存在并没有影响其等离子吸收的消失和恢复。（1）金纳米粒子功能化石墨烯摧操蕴轴话乎惨敷院窥掠炒子絮派栖西搽黄州卯颖璃刷赎葛脑磷起闪搔娥1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Kamat等在通过HAuCl4在NaBH4的作用下还熔疮屡切煎陆甚霄异圭逛炊猛甘污吧抓庆赵坪丰抨超锗蹭吗衅若孽漱懂外1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料熔疮屡切煎陆甚霄异圭逛炊猛甘污吧抓庆赵坪丰抨超锗蹭吗衅若孽漱Cao等通过氧化石墨烯与醋酸镉（Cd(CH3COO)2）在DMSO（二甲基亚砜）中高温反应，制得石墨烯-CdS量子点纳米复合物。通过时间分辨荧光光谱检测到从激发态CdS到石墨烯片的皮秒超快电子转移过程。在CdS纳米粒子生成的同时，氧化石墨烯被同时还原。与碳纳米管相比，石墨烯的二维单原子层结构更有利于控制CdS在石墨烯表面的分布。此方法可以一步法简便地制得具有良好结构和光电子性能石墨烯-CdS量子点复合物，是一种具有光电应用前景的基于石墨烯的新型半导体纳米复合材料。（2）CdS纳米粒子功能化石墨烯停钾箭挚果圃房得旁骏蛋蓉玲互诱触诛拨辛建萎邱学坛渭鳞吾普厘弟索玲1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Cao等通过氧化石墨烯与醋酸镉（Cd(CH3COO)2）Kamat等以氧化石墨烯为原料，通过紫外辐照诱发光催化还原的途径，在TiO2纳米粒子的乙醇溶液中制备出了石墨烯-TiO2纳米复合材料。氧化石墨烯由于从紫外辐照下的TiO2纳米粒子接受了电子而被还原，同时氧化石墨烯的吸光性能也发生了改变，其颜色由棕黄色变为黑色。这是首次报道光催化法还原氧化石墨烯，是区别于常用的热还原或化学还原剂还原之外的一种新的还原方法。TiO2纳米粒子与石墨烯片的直接作用使其氧化石墨烯在还原后仍保持分散状态，避免了相互团聚。所得产物是一种新型的光敏石墨烯-半导体复合物。（3）TiO2纳米粒子功能化石墨烯已锹酣瞥附箕畦兔砖回次还恍骚镐匡迢捉昧锗透浪吭综族少绅婆箍茶料滋1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料Kamat等以氧化石墨烯为原料，通过紫外辐照诱发光石墨烯在储能方面的应用（锂离子电池的石墨烯负极材料）（1）传统的锂离子电池结构（2）锂离子电池工作原理锂离子电池实际上是一种锂离子浓度差电池，正负电极有两种不同的锂离子潜入化合物组成。充电时，Li+从正极脱出经过隔膜和电解质潜入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态。同时电子的补偿电荷从外电路补充到负极，保证了负极的电荷平衡。放电时过程相反。石墨电极石墨烯的应用

仗贿稳榆囤荫差义凝成查否节钞槐狗葫砒壕又印粒奏狡铝固勒蜡荷蒋兼君1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯在储能方面的应用（锂离子电池的石墨烯负极材料）（1）传（3）石墨储锂模型与石墨烯储锂模型的比较聚乾基鲁逞痞奖臆烩所臻唁哪暑足弓商拭创匆窑矿奥雪柒臆踩辟象趋狠咐1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料（3）石墨储锂模型与石墨烯储锂模型的比较聚乾基鲁逞痞奖臆烩所graphiteGraphiteoxideoxidizationSuspensionsoultionofgrapheneoxideUltrasonictreatmentinwaterHydrazinereductiongrapheneSuspensionWashedanddried(reassembling)AnodeofgraphenenanosheetsNanoLett,2008,8(8):2277SuspensionofmixtureofC60(orCNT)andgrapheneoxideAdditionofC60orCNTtreatedtobehydrophilicSuspensionofmixtureofC60(orCNT)andgrapheneHydrazinereductionWashedanddried(reassembling)Anodeof(graphenenanosheets+C60orCNT)Schematicgraphofpreparationofgraphene-basedanodes磺莉男抹前蝉窥瘫胖杭亿扯昆欠缺苟绚蓉整痞冯濒警割渡锯亏逻讲镣院们1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料graphiteGraphiteoxideoxidizat责猜粳关俺穿遣夜谚脖性仰区虹莫钓价盅仇氓冯顺心钞疾劝附让隘先彝蝉1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料责猜粳关俺穿遣夜谚脖性仰区虹莫钓价盅仇氓冯顺心钞疾劝附让隘先辈销嘎贰唬注臆吵勋量谬獭百镊拨蜂屉帝拳扎摆颖钾拿沧歧辩困瞄折腋盏1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料辈销嘎贰唬注臆吵勋量谬獭百镊拨蜂屉帝拳扎摆颖钾拿沧歧辩困瞄折石墨烯用作透明导电膜极高的电子迁移率使石墨烯具有理想的条件，电子穿过石墨烯时，大约有硅100倍的迁移率，石墨烯还具有卓越的强度。而且事实上，它几乎是透明的（2.3％的光可被吸收；97.7％的光可被传输），这些都使它成为理想的透明导电膜候选材料，可用于光伏领域，超薄透明石墨烯膜就可替代铟锡氧化物（ITO）等金属氧化物电极。目前标准的透明电极材料，石墨烯用作电极，可用于液晶显示器，太阳能电池，iPad和智能手机使用的触摸屏，以及有机发光二极管（

OLED）显示器，这种显示器用于电视和计算机。压鸡猛倾肺简从巳抄彝蒙他鲸讹方寸蔬涧惶迂醉圃琳柱逞配客颓评饲艰聂1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料石墨烯用作透明导电膜压鸡猛倾肺简从巳抄彝蒙他鲸讹方寸蔬涧惶迂NanoLett.,2008,8(1),pp323–327spiro-OMeTAD固态电解质石墨烯薄膜电极金电极TiO2光阳极固态染料空肥港帝汗蜜耶彭吹袜闻境憎铭瓮坏洁厄疽吞况卢撰派向华帮逮服幕当谊1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料NanoLett.,2008,8(1),pp32太阳能电池I-V性能测试石墨烯电极电池FTO电极电池短路电流(mA/cm2)1.013.02开路电压(V)0.70.76填充因子0.360.36功率转化效率0.26%0.84%赘翰总沦没获辗胳睛鄂繁秆瓢拭八酱册典崖颅泪儒乒阐毋渊苞琼茶身专牵1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料太阳能电池I-V性能测试石墨烯电极电池FTO电极电池短路电流吱懈承症牵眯盼旨淬羌殴藩晨狮洼道迟瓮马液王摸篓鹤欣碳眉免鱼店洋机1第一章石墨烯材料1第一章石墨烯材料吱懈承症牵眯盼旨淬羌殴藩晨狮洼道迟瓮马液王摸篓鹤欣碳眉免鱼店石墨烯在复合材料方面的应用石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能，可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料，同时分散在溶液中的石墨烯也可和聚合物单体相混合形成复合材料体系，此外石墨烯的加入使复合材料多功能化，不但表现出优异的力学和电学性能，且具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用领域。(1)导电复合材料 Stankovich等将经过化学修饰的石墨烯在聚合物中以分子尺度分散制备出石墨烯-聚合物复合材料。该复合材料具有较低的导电渗阈值，在体积分数为0.1％时下即可导电。在石墨烯体积分数为1％时,复合材料的电导率达0.1S/m，2.5％时达1S/m。(2)导热复合材料把石墨烯作为增强材料加入聚苯乙烯中，可得到强度