马亚强2014201002高等无机课程论文.docVIP

存档日期： 存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称： 高等无机化学 课程代号： Chem508 任课教师： 杨文胜 完成日期： 2014 年 1 月 日2014201002 姓 名： 马亚强 成 绩： 目录 摘要 2 Abstract 2 第1章 前言 3 1.1 石墨烯的制备 3 1.2 石墨烯的结构和特性 3 第2章 石墨烯的制备方法 5 2.1 氧化石墨-还原法 5 2.2 化学气相沉积法 6 2.3 加热SiC法 7 2.4 溶剂剥离法 7 第3章 石墨烯的表征 8 第4章 石墨烯的应用 8 4.1超级电容器 9 4.2 代替硅生产超级计算机 9 4.3 触摸屏 9 4.4 光学调制器 10 4.5 复合材料 11 4.6 基因电子测序 11 4.7 其它应用 11 第5章 结论和展望 12 参考文献 13 石墨烯的制备与应用综述 摘要 石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为继富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。本文从石墨烯的发现、结构、制备、特性及应用几个方面出发，对石墨烯做了一次比较简单，全面的综述。 关键字：石墨烯；制备；应用 Summary of preparation and application of graphene Abstract graphene is another isomer of carbon which has a unique two-dimensional structure and excellent mechanical, electrical, optical，thermal properties has becoming a research hot spot after the fullerenes and carbon nanotubes. This paper introduced discovery, structure, preparation, properties and applications of several aspects of graphenes, made a relatively simple, comprehensive review. Keywords : graphene ; preparing ; application 第1章 前言 1.1 石墨烯的制备 石墨烯是由sp2轨道杂化的碳原子按正六边形紧密排列成蜂窝状晶格的单层二维平面结构。然而石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在2004年英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离石墨片，然后将薄片两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样的操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成薄片，这就是石墨烯。两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖 石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环是目前最理想的二维纳米材料理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。sp2杂化碳质材料的基本组成单元。如图： 石墨可以看成是多层石墨烯片堆垛而成，碳纳米管可以看作是卷成圆筒状的石墨烯。当石墨烯的晶格中存在五元环的晶格时，石墨烯片会发生翘曲,富勒球可以便看成通过多个六元环和五元环按照适当顺序排列得到的。 实际中的石墨烯并不能有如此完美的晶形。2007年，J. C. Meyer等人在TEM中利用电子衍射对石墨烯进行研究时，发现了一个有趣的现象：当电子束偏离石墨烯表面法线方向入射时，可以观察到样品的衍射斑点随着入射角的增大而不断展宽。并且衍射斑点到旋转轴的距离越远,其展宽越严重。这一现象在单层样品中最为明显,在双层样品中显著减弱，在多层样品中则观察不到。J. C. Meyer等人对他们观察到的这一现象提出了理论模型：