【《石墨烯的制备及其应用探究》10000字（论文）】 .docx

石墨烯的制备及其应用研究

目录

中文摘要 1

引言 2

1石墨烯的结构与性能 3

2石墨烯的制备 3

2.1物理方法 4

2.2化学方法 5

2.3其他方法 7

2石墨烯的应用 7

3.1光电器件领域的应用 7

3.2生物医学领域的应用 8

3.3储能领域的应用 9

3.4水处理领域中应用 9

3.5石墨烯功能性涂料 11

3.6催化领域的应用 12

4结束语 12

参考文献 13

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摘要石墨烯作为一种革命性的材料，是一种二维六方形式的元素碳，其前景引发了对其光学、电子、热和力学性能的一系列研究。由于石墨烯良好的物理化学性能，现在已经逐渐应用于储能领域、电子器件领域、生物医学领域、水处理领域、催化领域等先进的功能材料领域。但是获取品质良好的石墨烯是石墨烯应用的前提。结合近几年国内外石墨烯的制备方法的研究现状，综述了机械剥离法、氧化还原法、气相沉积法等其他制备石墨烯的方法。探究石墨烯在各个领域的必威体育精装版应用，并对其未来的发展进行了展望。

关键词石墨烯制备应用研究

石墨烯的制备及其应用

引言

随着新时代的发展，我们研究出许多新型材料。在这些材料中，2004年由物理学家Geim等人发现并分离的石墨烯1,在人类文明中起着至关重要的作用。自2004年以来，石墨烯被认为是科技领域最伟大的成就之一。石墨烯因为许多不同寻常的性质，引起了科学界的广泛关注。石墨烯3是一种非常薄的膜，由于其良好的物理性能和化学性能，在半导体，传感器，电子芯片，生物医疗，国防军工、新一代显示器等领域带来了革命性的技术变革。5G时代的到来，加快石墨烯电池行业的发展，目前石墨烯主要用作锂电池负极做添加剂，提升电极材料的性能，可以有效降低内阻，让充电速度更快，实现快充，也可以延长电池的寿命。在芯片领域，中科院在做出了重大突破，在2020年石墨烯大会上展示了8英寸石墨烯单晶晶圆这一必威体育精装版成果，它的性能以及尺寸都处于世界领先水平。在医学领域，石墨烯的衍生化合物被认为可以应用在癌症的治疗上，用作肿瘤靶向发光示踪，也能有效抑制部分癌细胞。石墨烯属于轻质高强材料，在航空航天领域可用来作为隐形飞机的材料。石墨烯还可以用来做发热、散热材料等，这些应用都会为人们的生活带来较大改变。

因为石墨烯的用途广泛，各国都在不遗余力的推动石墨烯产业化的发展，我国也已经把石墨烯行业作为战略行业[2]。然而，工业规模的石墨烯生产对于这些巨大的应用来说，很大程度上取决于石墨烯生产的容易程度，这在过去是一个瓶颈，幸运的是，最近有所改善。

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1石墨烯的结构与性能

石墨烯是一种由碳原子sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜[4,具有二维原子尺度，是六角形的碳同素异形体，而且它每个顶点都有一个原子，其厚度非常的薄，在一个纳米以下，具有超大的比表面积和良好的韧性以及透光、导电和导热性能等性质。

石墨烯具有良好的导热率。研究发现，结构孔可以使声子通畅，从而导致石墨烯具有超高的热导率。由于存在带隙很低的金属层，它可以被视为具有特殊理论背景的半金属。石墨烯的性能完全取决于石墨烯层的层数和缺陷。例如，原始石墨烯的理论比表面积为2630m2/g,比炭黑的表面积(850-900)m2/g高得多。由于石墨烯特殊的性质，石墨烯作为许多现代技术的完美材料，包括电子应用，以及许多其他材料作为基板或模板.

石墨烯的重要特性之一是其超高的导电性5,这对于下一代技术来说是非常重要的。石墨烯及其工程模拟物零带隙，价带和导通带之间几乎没有重叠，为应用和基础研究开辟了巨大的可能性，这主要是由于电子表现为无质量相对论粒子。近年来，世界各地的许多科学家都在同一领域致力于下一代2D材料的开发。研究还表明，石墨烯可以显示出数个电荷转运体和长达1013cm-2迁移率为1×104cm2v-1s-1的载流子。在室温下，它可以根据实时应用情况进行调整，而且某些低温边界条件下这种移动性可增2×105cm2v-1s-1。由于石墨烯中的电荷载流子和半金属中的载流子一样，通常称为无质量的狄拉克费米子，所以石墨烯表现出半整数量子霍尔效应。石墨烯中的量子霍尔效应是唯一的，并且表现出电荷、厚度和电荷载流子速度之间的特殊关系。由于石墨烯的这些特性，人们发现石墨烯片的电阻远小于银的电阻，这对电子应用非常有利。

石墨烯具有良好的力学性能。石墨烯的晶体结构是所有材料中强度和硬度最高的，其抗拉强度可以达到125GPa,弹性强度可以达到1.1TPa。石墨烯的极限强度为42N/m2。理想状态下的石墨烯强度非常高，大约是普通钢强度的100倍，平均