石墨烯的制备方法及表征研究

石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,具有许多独特的理化性质。本文重点综述了目前石墨烯制备的主要方法,分析了各种制备方法的特点,对石墨烯表征手段进行了概述,并展望了其发展前景。     

基于石墨烯的多维度材料构筑及性能研究进展

 石墨烯是碳原子以六角形密堆积形成的二维原子晶体,具有独特的物理化学性质,在电子器件、能源环境和生物医学等领域有着广阔的应用前景。石墨烯的可控制备和组装是其实现实际应用的前提条件。近年来,相继开发出一系列石墨烯自组装与结构调控的技术方法,得到了多种结构特异、组成丰富和性能独特的石墨烯基多维度结构。本文从水溶性的氧化石墨烯出发,综述从零维到三维一系列不同维度和尺度石墨烯的自组装行为和材料构筑策略。对石墨烯的不同组装结构进行系统分类,提出其多维度组装体系的概念。石墨烯的多维度组装体系,在微纳米尺度上包括零维度的石墨烯基纳米颗粒和一维的石墨烯纳米线,在宏观尺度上包括二维石墨烯薄膜和三维的宏观体结构,最后对相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望,结合计算化学的相关结果,预测了一系列未开发的石墨烯自组装结构。     

单双层石墨烯的制备及电导特性调控

石墨烯二维材料有着优异的物理、化学特性,在多个科学领域展现出广阔的应用前景.采用化学气相沉积方法在Cu-Ni合金表面制备了二维石墨烯薄膜并揭示其生长机制;研究生长时间、温度等对石墨烯覆盖度和晶格质量的影响.通过优化生长条件,成功制备了大面积单层及具有强烈层间耦合作用的AB堆叠双层石墨烯薄膜.进一步运用表面沉积技术在单层石墨烯上构建零维Au团簇和二维Au薄膜,研究其对石墨烯电导特性的影响;并结合第一性原理计算,揭示Au的形态及覆盖度影响石墨烯电导特性的规律.据此制作了石墨烯场效应晶体管器件,通过精确控制Au的覆盖度,实现石墨烯电导类型和载流子浓度的有效调控,拓展了其在微电子领域的应用.     

石墨烯复合高性能聚乙烯醇纤维的制备方法

高性能纤维的发展是一个国家化工实力的体现。石墨烯作为一种颠覆性新材料,其自身具有超高的力学性能和二维片层特性,将石墨烯与聚合物进行复合制备高性能复合材料已成为近年来的研究热点。本文通过对原料、纺丝、热处理等工序的研究,论述了石墨烯复合高性能聚乙烯醇纤维的制备方法。     

石墨烯的制备研究进展

石墨烯是一种二维六边形结构的碳质新材料,因为其优异性能而成为近几年的研究热点.主要介绍了两种石墨烯的常用制备方法:微机械剥离法和化学方法,同时分析了各种方法的优缺点,并对未来的制备方法作了展望.     

石墨烯银纳米线透明导电薄膜的制备进展

透明导电薄膜是触摸器件以及液晶显示器等的重要组成部分,制备透明导电薄膜的材料主要有金属氧化物、导电聚合物、碳材料、金属材料和复合材料等。其中,一维银纳米线和二维石墨烯材料制备透明导电薄膜具有光电性能优异、化学性能稳定和柔韧性好等特点,有望应用于柔性电子设备中。介绍了石墨烯银纳米线透明导电薄膜常用的制备方法：旋涂法、真空抽滤法、棒涂法、喷涂法、滴涂法等5种以及各种制备方法的优缺点;总结了石墨烯银纳米线复合薄膜的应用领域;展望了石墨烯银纳米线透明导电薄膜的发展前景。     

功能化石墨烯的性能与应用

石墨烯是一种具有独特二维晶体结构的新型碳纳米材料,具有优异的力学、电学、光学和热学性能,但是在溶剂中难以分散限制了其在很多领域的应用.功能化石墨烯提高了分散性,充分发挥了石墨烯的优良性能,在储能、生物医药、传感器和复合材料方面具有光明的应用前景.综述了石墨烯和功能化石墨烯的制备方法、优良性能及其各领域的应用.     

工业生产条件下石墨烯基二维材料的制备方法与表征分析

<正>石墨烯基材料结构特殊且具有多项优异的物化性能,因而被认为是最具应用潜力的新型二维碳纳米材料。多年以来,研究人员一直在探索石墨烯基二维材料的结构、制备方法以及表征,但在探索符合工业生产条件的大规模制备方法时,研究人员依然面临着巨大挑战。本文选取近年来应用最广泛的以石墨为基材制备石墨烯相关材料的三类方法,即剥离法、化学法和化学气相沉积法进行深入探讨,并运用拉曼光谱（Raman spectrum）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对石墨烯的层状纳米片进行表征分析。     

石墨烯的制备、表征研究进展

石墨烯由于独特的单原子层二维结构及优异的性能,引起了众多学者研究兴趣,在材料、电子、化学、能源、生物医药等众多领域具有广阔的应用前景.通过查阅大量相关文献,总结了石墨烯的各种制备方法及其优缺点,概述了石墨烯的表征方法,展望了石墨烯巨大的应用空间,展示了石墨烯的研究方向,为后续研究石墨烯的工作提供了可借鉴的思路.     

化学法制备石墨烯对环氧树脂导电性能的影响

通过化学氧化热解膨胀还原法制备了石墨烯,并对石墨烯的化学结构及微观形貌进行表征.将自制的石墨烯以及商业级的碳纳米管、富勒烯、石墨分别作为纳米导电填料加入到环氧树脂中,考察不同碳纳米材料对环氧树脂导电性能的影响.结果表明:所制备的石墨烯是不同于氧化石墨烯和热解膨胀石墨薄层的单层或少数层的二维材料;当石墨烯体积分数为0.25%时,复合材料的电导率发生渗流突变,而当体积分数增大到0.50%时,其电导率为2.02×10-7 S·m-1,导电性能得到显著增强.     

石墨烯在光电器件中的应用

 讨论了近年来石墨烯在太阳能电池、有机发光二极管以及场致发射器件方面的应用研究。石墨烯是碳的同素异形体的一种,是二维的薄膜材料,具有独特的导电特性及机械弯曲性能,可以作为太阳能电池、有机发光器件的柔性电极;石墨烯与有机聚合物材料复合可以形成大的给体受体界面,有利于太阳能电池中激子的扩散速率、载流子迁移率的提高,可以作为有机太阳能电池的电子受体材料;石墨烯具有一维尖锐的刀口状边缘,具有大的电场增强系数,同时由于石墨烯自身的良好导电能力,可以作为场致发射器件中的电子传导与电场发射材料。石墨烯在光电器件中应用的深入研究有望突破目前光电技术的发展瓶颈,是一个极具前景的新研究领域。     

基于第一性原理计算Stone-Wales石墨烯的光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了一种新型二维材料Stone-Wales(SW)石墨烯的光学性质。基于介电函数，反射谱和吸收谱等参数对其进行研究。结果显示这种狄拉克碳材料的光学性质在不同极化光下都表现出强各向异性。介电函数实部表明其静态介电常数大，这说明该材料具有很多可利用的自由载流子，所以具有优良的导电性，可作为新一代纳米电子器件的候选材料。此外，吸收光谱和反射光谱表明了SW石墨烯在全光谱区内具有比较敏感的光谱响应，这说明该材料在光电子器件领域非常具有应用前景。     

晶圆级二维单晶材料生长的研究进展

低维材料因其原子级的物理尺寸而拥有独特的物理化学性质. 以石墨烯为代表的二维材料具有优越的光学、电学、力学及热学性能,在电子、光电、能源、催化等领域具有巨大的应用潜力. 大尺寸、高质量的单晶材料是大规模高端器件的应用基础. 为此,研究者们致力于实现晶圆级二维单晶材料的制造研究. 利用化学气相沉积法(CVD)制备二维材料具有薄膜质量高、可控性强、均匀性好等优点,因此,CVD成为制备高质量二维单晶材料的首选. 文章从二维导电石墨烯、绝缘氮化硼和半导体过渡金属硫族化合物入手,总结了近年来利用CVD技术外延制造二维单晶薄膜的研究进展,讨论了大面积二维单晶材料的制备策略与生长机理,指出了目前存在的问题,对未来高质量二维单晶薄膜的制备方法进行了展望. 该综述为进一步推动二维单晶材料的规模化应用提供借鉴.     

A brief review of graphene-based material synthesis and its application in environmental pollution management

Graphene is an interesting two-dimensional carbon allotrope that has attracted considerable research interest because of its unique structure and physicochemical properties. Studies have been conducted on graphene-based nanomaterials including modified graphene, graphene/semiconductor hybrids, graphene/metal nanoparticle composites, and graphene-complex oxide composites. These nanomaterials inherit the unique properties of graphene, and the addition of functional groups or the nanoparticle composites on their surfaces improves their performance. Applications of these materials in pollutant removal and environmental remediation have been explored. From the viewpoint of environmental chemistry and materials, this paper reviews recent important advances in synthesis of graphene-related materials and their application in treatment of environmental pollution. The roles of graphene-based materials in pollutant removal and potential research are discussed.     

Unique synthesis of graphene-based materials for clean energy and biological sensing applications

Graphene has unique physical properties,and a variety of proof-of-concept devices based on graphene have been demonstated.A prerequisite for the application of graphene is its production in a controlled manner because the number of graphene layers and the defects in these layers significantly influence transport properties.In this paper,we briefly review our recent work on the controlled synthesis of graphene and graphene-based composites,the development of methods to characterize graphene layers,and the use of graphene in clean energy applications and for rapid DNA sequencing.For example,we have used Auger electron spectroscopy to characterize the number and structure of graphene layers,produced single-layer graphene over a whole Ni film substrate,synthesized well-dispersed reduced graphene oxide that was uniformly grafted with unique gold nanodots,and fabricated graphene nanoscrolls.We have also explored applications of graphene in organic solar cells and direct,ultrafast DNA sequencing.Finally,we address the challenges that graphene still face in its synthesis and clean energy and biological sensing applications.     

石墨烯/无机纳米粒子复合材料的制备及其在生物医学领域的应用

石墨烯以独特的结构和优异的性能一经问世就引起了大范围的研究热潮,随着研究的深入,石墨烯/无机纳米粒子复合材料也成为了材料研究领域的新热点.生物医学领域是石墨烯/无机纳米粒子复合材料的重要研究方向.简述了当下石墨烯/无机纳米粒子复合材料的几种制备方法,重点介绍了其在生物医学领域的应用进展.     

非气态原料制备垂直石墨烯

垂直石墨烯是由石墨烯片垂直于基底生长而形成的一种新型3维碳材料结构,由于其独特的生长取向,可以有效减轻石墨烯层与层之间的堆叠,使石墨烯充分发挥其优异的特性.等离子体增强化学气相沉积技术作为合成垂直石墨烯的主要手段常需引入化工合成气为碳源,原料灵活性低.该文综述了非气态碳源用于垂直石墨烯的制备,介绍了所合成的垂直石墨烯在多种领域中的应用,并讨论了其生长机理.