解读"石墨烯"

正石墨烯(graphene)是碳单质的一种同素异形体,由碳原子以sp2杂化方式形成的六角环状二维原子晶体材料,也是以sp2杂化为主的碳质材料的基本结构单元。理论上,石墨烯只有单个碳原子层的厚度,约0.35纳米。实际上,人们常把10层以内的薄层石墨统称为石墨烯材料。石墨烯译自英文"graphene",是由graphite(石墨)和ene(烯类词尾)组合而成的名词。2010年10月,瑞典皇家科学院宣布将2010年度诺贝尔物理学奖授予英     

纳米碳管的管内物理化学过程

纳米碳管所特有的接近理想一维的中空管内腔可以引发很多宏观表面上不可能发生的物理化学过程, 吸附、填充于其中的反应物可实现纳米尺度内的反应, 因此纳米碳管可视为“纳米试管”. 从纳米碳管的化学性质入手, 对纳米碳管管中化学(纳米碳管中空管中发生的物理化学过程)这一新兴研究领域的起源、研究进展进行了评述, 讨论了纳米碳管中发生的超常吸附、充填、纳米级反应过程, 并对“纳米试管”这种纳米级反应器的特点和可能发生的奇特物化过程进行了展望, 同时还讨论了对纳米碳管中空管结构进行控制的方法.     

纳米碳管与氢能

世界人口快速增长、化石能源渐趋匮乏、环境污染日益严重是人类在21世纪亟待解决的三大难题.氢能是一种洁净的可再生能源,氢燃料电池汽车将是解决城市大气污染的最重要途径之一.因此各国科学家均在致力于研究高储量的储氢材料与系统,最有潜力者被认为是纳米炭材料的吸附储氢.高纯度单壁纳米碳管的合成是应用的基础和关键,我们采用氢等离子电弧方法,大量制备出高纯度的单壁纳米碳管,并全面开展储氢研究.初步结果表明单壁纳米碳管是一种很有前途的储氢材料,可能在氢能源的应用特别是氢燃料电池电动汽车的应用中占据重要地位,促进人类经济与社会实现可持续发展.     

铜表面化学气相沉积石墨烯的研究进展:生长行为与控制制备

以铜作为基体的化学气相沉积法(CVD)是近年来发展起来的制备石墨烯的新方法,具有产物质量高、层数均一等优点,已成为制备大面积、单层石墨烯的主要方法.本文围绕铜表面CVD控制生长石墨烯,结合对石墨烯的结构和生长行为的初步认识,介绍了质量提高、层数控制以及无转移生长等控制制备方面的最新研究进展,并展望了该方法制备石墨烯的可能发展方向,包括大尺寸石墨烯单晶以及不同堆垛方式的双层石墨烯的控制生长等.     

柔性、高导电的石墨烯三维网络结构体材料

石墨烯（graphene）是由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构,具有优异的电学、力学、热学和光学等特性。例如,石墨烯具有超高载流子迁移率、高强度、很好的柔韧性和近20%的伸展率、10倍于铜的超高热导率、高达2 600 m2/g的比表面积,并且几近透明,在很宽的波段内光吸收只有2.3%。     

气相刻蚀选择性制备单一导电属性单壁碳纳米管

单一导电属性单壁碳纳米管的控制制备是目前碳纳米管研究领域的重点和难点,也是制约其在微纳电子器件中应用的瓶颈.近年来,研究者致力于发展获得单一导电属性单壁碳纳米管的方法,并取得了较大进展.其中,气相选择性刻蚀方法因具有工艺简单、效果显著、易规模化等特点而备受关注.本文简要介绍了气相选择性刻蚀方法制备单一导电属性碳纳米管的原理及特点,并综述近年来原位生长-刻蚀制备研究所取得的主要进展,最后展望其发展趋势.     

螺旋形炭纤维的固相催化生长机制

采用纳米级超细镍粉为催化剂, 用基体法催化热解乙炔制备出螺旋形炭纤维. 利用扫描电子显微镜对螺旋形炭纤维的形貌进行了观察, 发现大部分是纤维直径为500～600 nm, 螺旋管径为4～5 mm的双螺旋炭纤维及部分特殊形状的螺旋形炭纤维. 提出了螺旋形炭纤维的生长机制为固相催化生长机制, 分析了在固相Ni颗粒的催化作用下, 乙炔热解生成螺旋形炭纤维的过程.     

高储氢容量单壁纳米碳管的孔隙结构

通过对低温氮吸附等温线的解析, 揭示了高储氢容量单壁纳米碳管(SWNT)结构和能量分布的不均匀性——具有多种孔隙结构和一定的表面能分布. 通过对储氢前后SWNT孔径和表面能分布曲线的比较研究, 初步证明了微孔和小尺度中孔是储氢的基本结构单元, 而不同的孔结构(如微孔和小尺度中孔)决定不同的储氢过程, 经历不同的结构和表面结构变化.     

路易斯酸熔融盐刻蚀:一种制备MXene材料的普适方法

正MXene,即二维过渡金属碳化物/氮化物/碳氮化物,是通过选择性刻蚀三元层状结构(P63/mmc)M_(n+1)AX_n相前驱体中的A层原子所得到的新型二维材料,其中M代表过渡金属元素(钛、钒、铌等), A主要是第Ⅲ～Ⅳ主族元素(铝、硅等),X是碳和/或氮.MXene材料凭借其独特的二维层状     

吸附法表征纳米碳管中空管内径分布

讨论了通过解析氮低温吸附等温线获得纳米碳管（CNT）开口中空管内径及其分布的气体吸附法,通过与电子显微镜分析及Raman振动谱对不同直径CNT表征结果的比较,证明气体吸附法是表征CNT中空管内径及其分布的有效方法,其优点表现在：（1）可以获取较大量样品开口中空管内径分布的全面信息;（2）测试方法基于中空管中发生的物化（吸附）过程,结果对中空管特殊理化性能的研究有特别意义;（3）若与其他表征方法结合可得到较为完整的CNT中空管内外径及其分布参数,为CNT的理论研究和实际应用提供基础参数。