石墨烯新进展-fabricatemethodsongraphene)

1、主要内容,一,.,石墨烯概述,二,.,石墨烯的结构,三,.,石墨烯的制备方法,四,.,石墨烯的性能及应用,五,.,石墨烯的表征方法,六,.,国内研究进展,七,.,发展趋势及展望,石墨烯概述,一直以来,科学家们认为,单层的石墨烯是不可,稳定能存在的。人们错误的认为,将石墨烯从石墨上,剥离下来的力足以破坏石墨烯的结构,而且固体的熔,点随着粒子粒度的减小是要大大降低的,当减小到几,个原子层厚时,固体将熔化。另外,在二维晶体中由,于内能的存在,使原子的振动幅度很大,因此原子的,错位将相当严重的,这将导致原子与未与它成键的原,子间的距离的大小和与它成键的原子间的距离的大,小几乎相同,因此不能保持单层的结

2、构。,石墨烯概述,英国,Manchester,大学的,Geim,教授和,Novoselov,教授用胶带粘附的方法来获得石墨,的单晶面，并把这种方法发展到极限,很快便,制得了十个分子厚度的石墨,于是他们偿试着,再去掉九层,并最终成功得到了单层的石墨烯,并在,2004,年的,Nature,上发表了关于石墨,烯的研究成果。,石墨烯的两位发现者获得了,2010,年的诺贝,尔物理学奖。,石墨烯概述,A.K. Geim,Professor of Physics at the,University of Manchester (UK),Condensed Matter ,然后利用,-,相互作用首次,成功地将

3、抗肿瘤药物喜树碱衍生物,(SN38),负,载到石墨烯上，开启了石墨烯在生物医药方,面的应用研究。,石墨烯的表征方法,石墨烯的表征方法,石墨烯表征方法的建立是,对其结构进行快速有效表征、,控制制备及应用的前提和基础。,石墨烯的表征方法有：,原子力显微镜,光学显微镜,Raman,光谱,总色差方法,石墨烯的表征方法,原子力显微镜（,AFM,）,由于单层石墨烯厚度只有,0.335nm,，在扫描电镜,（,SEM,）中很难观察到，原子力显微镜是确定石墨烯,结构最直接的办法。,光学显微镜,单层石墨烯附着在表面覆盖着一定厚度（,300nm,）,的,SiO2,层,Si,晶片上，可以在光学显微镜下观测到。这,是因

4、为单层石墨层和衬底对光线产生的干涉有一定的,对比度。受空气,-,石墨层,-SiO2,层间的界面影响。,石墨烯的表征方法,Raman,光谱,Roman,光谱的形状、宽度和位置与其测试的,物体层数有关，为测量石墨烯层数提供了一个,高效率、无破坏的表征手段。,石墨烯和石墨本体一样在,1580cm (G,峰,),和,2700cm (2,峰,)2,个位置有比较明显的吸收峰，相,比石墨本体，石墨烯在,1580cm,处的吸收峰强度,较低，而在,2700cm,处的吸收峰强度较高，并且,不同层数的石墨烯在,2700cm,处的吸收峰位置略,有移动。,石墨烯的表征方法,总色差方法,成会明、任文才等在反射率计算的基础

5、上，,引入色度学空间概念，提出了快速、准确、无损,表征石墨烯层数的总色差方法，解释了只有在特,定基底上石墨烯可见的原因，并利用该方法对基,底和光源进行了优化，提出并实验证实了更利于,石墨烯光学表征的基底和光源，提高了光学表征,的精度，为石墨烯层数的快速准确表征、控制制,备及物性研究奠定了基础。,国内研究进展,中科院物理所王恩哥研究员等采用剥离,-,再嵌入,-,扩张的方,法，成功制备出高质量石墨烯，并通过,LB,（单分子或多分子层）,膜组装技术制成大面积的透明导电膜，对石墨烯的大规模应用,具有重要意义。,2009,年，中科院化学所的研究人员探索出一种制备图案化,石墨烯的方法，并成功将其应用于有机

6、场效应晶体管电极。,还是在,2009,年，中科院电工所马衍伟研究员等采用对苯二,胺还原氧化石墨纳米片的方法，成功制备出高稳定性有机溶剂,分散的石墨烯材料，并采用电泳沉积法获得了高导电性的石墨,烯薄膜。此方法制备的石墨烯分散性能好、产率高、导电性能,好且成本低，有望应用于超级电容器和复合功能材料等领域。,此外，中科院兰州化物所也于,2010,年,5,月制备出石墨烯薄,膜，满足了实际应用中低能耗、低成本和高产量的要求。,石墨烯的发展趋势及展望,在短短的几年间，石墨烯从一个新生儿快速成长,为科学界的新星，自身优异的性能渐渐被发掘和开发，,但在石墨烯的研究与应用中仍然存在很多挑战：,第一，如何大规模制备高质量石墨烯；,第二，石墨烯的很多性质尚不清楚，如电子性能，磁性,等；