石墨烯简介分析学习资料

1、目录目录(ml)Contents(ml)Contents03030505070711112020PagePage结构1制备方法3性能2应用与性能的关系5第一页，共22页。结构(jigu)AStructure第二页，共22页。石墨(shm)烯结构4石墨烯是构建(u jin)多种碳同素异形体的基本单元 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(jish)其中的一页纸。第三页，共22页。性能(xngnng)BPerformance第四页，共22页。石墨(shm)烯的性能19力学(l xu)性质：106N/cm2Science, 321, 385 (2008

2、) 光学(gungxu)性质：2.3%Science 320, 1308 (2008)热学性质：5300 W/mKNano Lett. 8, 902 (2008)电学性质：1/300光速Science, 306, 666 (2004)石墨烯的优异性能石墨烯的优异性能第五页，共22页。制备(zhbi)方法CPreparation Method第六页，共22页。石墨烯制备(zhbi)方法6机械剥离法机械剥离法碳纳米管横向切割法碳纳米管横向切割法微波法微波法电弧放电法电弧放电法光照还原法光照还原法石墨氧化还原法石墨氧化还原法电化学还原法电化学还原法溶剂热法溶剂热法液相剥离石墨法液相剥离石墨法碳化硅裂

3、解法碳化硅裂解法外延生长法外延生长法化学气相沉积法化学气相沉积法第七页，共22页。氧化还原高温加热机械(jxi)剥离法SiC外延(wiyn)法化学(huxu)气相沉积法氧化还原法剥离渗碳脱氢快速冷却剥离7第八页，共22页。石墨(shm)烯制备方法石墨(shm)烯粉末及氧化石墨(shm)产品公司石墨(shm)烯薄膜产品8第九页，共22页。表征(bio zhn)方法DCharacterization Method第十页，共22页。石墨烯常见的表征方法：石墨烯常见的表征方法：124石墨烯表征(bio zhn)方法103拉曼光谱（ Raman ）扫描(somio)电子显微镜（ SEM ）高分辨透射电子

4、显微（ HRTEM ）X射线衍射（ XRD ）原子力显微镜（ AFM ）其它方法56第十一页，共22页。石墨(shm)烯表征方法11拉曼光谱（拉曼光谱（ RamanRaman ）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(qjin)的研究中，这两个性质对器件(qjin)特性的影响是至关重要的。1580 cm-1 1350 cm-1 2700 cm-1 第十二页，共22页。石墨(shm)烯表征方法121、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(zhndng)峰，可表征石墨烯样品中的缺陷或者边缘，理论上CVD

5、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。G峰2D峰第十三页，共22页。石墨(shm)烯表征方法13扫描扫描(somio)(somio)电子显微镜（电子显微镜（ SEM SEM ）扫描(somio)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。第十四页，共22页。石墨烯表征(bio zhn)方法14高分辨高分辨(fnbin)(fnbin)透射电子显微镜透射电子显微镜（HRTEMHRTEM）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(dzh)估计石墨烯的

6、层数和大小。第十五页，共22页。石墨烯表征(bio zhn)方法15X X射线衍射射线衍射(ynsh)(ynsh)（ XRD XRD ）XRD可用来表征石墨(shm)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(shm)烯，不适合CVD法制备的石墨(shm)烯。第十六页，共22页。石墨(shm)烯表征方法16原子力显微镜（原子力显微镜（AFMAFM） 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(dxio)、厚度等信息。第十七页，共22页。石墨(shm)烯表征方法热 重热 重 示 差 扫 描示 差 扫 描(somio)(somio

7、)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(yngpn)的热失重行为和热量变化。低温氮吸附测试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（傅里叶变换红外光谱分析（FT-IRFT-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。17石墨烯的表征石墨烯的表征其它方法其它方法第十八页，共22页。应用(yngyng)与性能的关系ERelation between application and performance第十九页，共22页。应用与性

8、能(xngnng)的关系20第二十页，共22页。应用(yngyng)与性能的关系透明度大透明度大电导率高电导率高比表面积大比表面积大导热系数大导热系数大电子迁移率高电子迁移率高透明电极透明电极触控屏幕触控屏幕太阳能电池太阳能电池晶体管晶体管锂离子电池锂离子电池复合材料复合材料力学性能好力学性能好21第二十一页，共22页。应用(yngyng)与性能的关系作为添加剂，使自身作为添加剂，使自身(zshn)(zshn)与基底的优异性能协同发挥作用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加偏压为半导体，作为晶体管源电极和漏电(lu din)(lu din)极之间的通道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由于其高导电性和高透明性，可以替代透明导电薄