单壁碳纳米管超声裂解制备石墨烯纳米带

将单壁碳纳米管仅通过气相氧化和超声裂解两步制备出了石墨烯纳米带,采用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)对制备出的石墨烯纳米带进行形貌和结构分析。结果表明,此方法制备的石墨烯纳米带宽度狭窄、边缘光滑,并且相比于刚性的单壁碳纳米管具有良好的柔韧性,大约为2nm的厚度也说明了石墨烯纳米带的双层结构。在气相氧化和超声裂解的过程中,拉曼光谱中D峰与G峰的比值始终保持在0.15左右,表明在整个制备过程中,并没有引入新的缺陷。此方法相比于其他方法制备出的纳米带具有结晶度高、宽度狭窄、边缘光滑等优点。     

表面修饰双层石墨烯高压拉曼研究

拉曼光谱是表征石墨烯结构和性质的有效方法.高压环境会显著改变双层石墨烯的层间相互作用,进而改变其结构及物理性质.但是高压环境比较复杂,双层石墨烯的拉曼行为受传压介质、衬底、电子掺杂等多重因素的影响,这些因素对高压下双层石墨烯结构及拉曼光谱的影响机制与过程仍有待明确.为此研究了双层石墨烯在金刚石压砧中受到压力时,甲醇、甲醇/乙醇混合、氢气等传压介质对双层石墨烯拉曼光谱的影响,石墨烯悬空于金网衬底和生长于铜镍合金衬底上的不同,以及预先氟化对于拉曼光谱的影响.研究发现以悬空金网为衬底,在预先氟化条件下,氢气等单一传压介质做修饰时有助于双层石墨烯在高压下发生层间sp³杂化,有利于促进少层石墨烯到超薄金刚石薄膜的相变.此研究为高压下构建新型碳结构材料提供了更多有利的指引.     

单层边缘功能化石墨烯的制备和表征

为探讨石墨烯的氧化过程,以浓硫酸、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂,通过部分边缘氧化剥离石墨得到了单层边缘氧化石墨烯(SLMGO),用定量硼氢化钠还原得到了单层边缘功能化石墨烯(SLMFG).使用FT-IR、SEM、TEM、XRD和XPS等手段表征了SLMGO和SLMFG结构和形貌.结果表明:边缘功能化的单层石墨烯较深度氧化的多层石墨烯,能更好地保持层状平面结构.基于好的共轭程度,边缘功能化的石墨烯光电性能将更好.     

三氯化铁基少层石墨烯插层化合物边界处的新奇性质

 少层石墨烯插层化合物是将不同的原子或分子插入少层石墨烯层间,形成一层新的插层剂层的复合材料。插层剂的存在使得石墨烯层间距增大,同时不同插层剂也让石墨烯层的自由载流子发生迁移,从而得到具有不同电学、热学和磁学等性质的化合物。同时,由于少层石墨烯拥有与单层石墨烯近似的优越的机械、电学、光学等性质,因此少层石墨插层化合物在电极、超导、催化剂、储氢、电池、显示器等新型材料的研制方面具有重要价值。FeCl₃基的插层化合物在空气中较为稳定,载流子转移保持更加稳定,掺杂性质保持较好,不容易被氧化。因此,对于少层的石墨烯插层化合物来说,利用FeCl₃对石墨烯插层进行掺杂得到的化合物更加稳定,更容易实现应用。     

用DFT和ABEEMσπ对不同形状单层石墨烯结构研究

选取完整的单层矩形(41个碳环)石墨烯构型和完整单层正六边形(37个碳环)石墨烯构型,采用B3LYP/6-31G(d,p)方法进行几何优化,计算完整石墨烯构型的HOMO和LUMO分布、能隙及电荷分布.研究结果显示,完整的矩形石墨烯的HOMO和LUMO只分布在锯齿形边缘,能隙约0.15 eV;正六边形石墨烯的HOMO和LUMO广泛地分布在整个片层上,能隙约2.0 eV.石墨烯的几何构型包含扶手椅形边缘和锯齿形边缘,然后定义了2种描述C原子的ABEEM参数,即石墨烯边缘碳原子、内部碳原子,以及与这2种碳原子相关的键.使用ABEEM参数计算出的电荷分布与HF/STO-3G方法所计算的电荷分布相比较,得到的线性相关系数都达到了0.99以上.认为所获得的碳原子和π键ABEEM参数是合理的,可以应用于大石墨烯分子体系.     

低压热丝化学气相沉积法快速合成1-2层石墨烯薄膜

利用镍衬底独特的渗碳-析碳机制,分别引入混合气体氢气和乙炔,使用低压热丝化学气相沉积法(LPHFCVD),在镍衬底上生长石墨烯(Graphene)薄膜。通气时长分别为5s,60s,300s,极大地节省了时间和成本。制备的样品分别通过拉曼光谱(Raman),X光电子能谱(XPS),扫描电镜(SEM)等分析表征手段对其结构、形貌、缺陷等进行表征。拉曼光谱表明石墨烯薄膜的D,G,2D峰在不同温度、不同反应时间条件下不同的层数、缺陷密度和结晶质量,其中以950℃,5s的条件制备得到的石墨烯薄膜为1-2层,且缺陷极少,结晶质量很高。XPS的结果进一步确认了按照以上条件制备的石墨烯薄膜具有很高的结晶质量和很低的缺陷密度。SEM则显示了在镍衬底上制备石墨烯薄膜的形貌。     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

堆叠方法与堆叠层数对扶手型石墨烯纳米带电子能带的影响

摘要：根据紧束缚模型理论,研究了AA堆叠与AB堆叠的双层扶手型石墨烯纳米带和少层扶手椅型石墨烯纳米带的能带结构,并相应地给出了解析解．改变双层扶手型石墨烯纳米带空间的拓扑结构,能带与能隙也相应地随之变化;另外,当扶手型石墨烯纳米带的带宽n不变时,随着层数的增加,能带结构随之变化,能隙则成指数型减小．     

珍珠层的FTRaman光谱特征

采用傅里叶变换拉曼光谱（FT-Raman）对我国三角帆蚌贝壳珍珠层及其在150℃处理1至15h不等后的样品进行了研究，并与相应的激光拉曼光谱进行了对比，结果表明，两类拉曼光谱均能观察到珍珠层中无机相文石的特征拉曼峰，但各身的相对强度稍有不同，FT-Raman光谱中可观察到两个有机质的拉曼峰，位置为1507cm^-1和1127cm^-1，它们在加热6h后消失，这与激光拉曼光谱可观察到类胡萝卜素的拉曼峰明显不同，此外，FT-Raman研究证实在150℃加热即使长达15h，珍珠层中的文石依然未发生相变。     

理论研究应力与氮掺杂对石墨烯的稳定性以及带隙的影响

石墨烯作为新型的二维纳米材料,具有巨大的应用潜力,但是石墨烯零带隙的性质不利于其在电子器件领域的应用。该文利用密度泛函紧束缚方法对石墨烯在不同应力和N掺杂下进行了模拟计算,发现了在应力逐渐增加的情况下N掺杂使石墨烯的形成能降低,有利于提高N掺杂后的稳定性。同时,在应力和N掺杂的共同作用下,石墨烯的带隙可以被打开。     

单双层结构的石墨烯纳米带边界态的第一原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性计算，对单双层结构的石墨烯纳米带的稳态结构和电子结构进行了研究。研究表明：α型的边界层的吸引使体系发生边界弯曲并存在非零能量边界态，届型的边界体系保持结构平整。它们都在单双层边界存在零能量的边界态。     

石墨烯的制备及其作为锂离子电池负极的性能

为更好地研究石墨烯作为锂离子电池负极的性能,采用改进的Hummers方法,以天然鳞片石墨为原料,设计正交实验。通过改变插层剂的组成、氧化剂的比例、氧化反应时间、温度等反应参数来优化石墨烯的制备工艺,并通过XRD、FTIR、Raman和电池充放电测试等方法对产物的组成、结构和电化学性能进行表征。结果表明：石墨经氧化后形成了含有C=0、-COOH和C-O-C等官能团的石墨层间化合物;Raman光谱中rGO的积分强度比（ID／IC）比GO明显降低;在74．4mA／g约为0．1C的电流密度下进行电池充放电,rGO负极的首次放电容量为700mAh／g,30次循环电池放电性能稳定,可逆容量为350mAh／g。     

Graphene/SrTiO3 hetero interface studied by X-ray photoelectron spectroscopy

The present paper focuses on study of graphene and strontium titanate(SrTiO_3 or STO) interface. An ambient pressure chemical vapour deposition(AP-CVD) setup is used to grow graphene on STO(110)substrates in the presence of methane, argon and hydrogen gases at 1000 °C for 4 h. Raman spectroscopy measurements confirm the presence of graphene on STO substrates due to the existence of typical D and G peaks referring to graphene. These characteristic peaks are missing in the spectrum for bare substrates.X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) is carried out for elemental analysis of samples, and study their bonding with STO substrates. We employed the valence band spectrum to calculate the valence band offset(VBO) and conduction band offset(CBO) at the G-STO interface. Also, we present an energy band diagram for Bi-layer and ABC(arranging pattern of carbon layers) stacked graphene layers.     

膨胀石墨制备石墨烯的可行性研究

本文以鳞片石墨为原料,采用化学法经氧化酸化插层、水洗、干燥、高温膨胀过程制备膨胀石墨,再采用超声剥离法制备出少层数石墨烯片;并对制备膨胀石墨时的相关影响因素及插层机理作了初步探讨。结果表明：对不同工艺条件下制备的膨胀石墨,其层间距变化非常微小,但是其衍射强度却有明显下降;不管是细鳞片石墨还是大鳞片石墨制备成膨胀石墨,再次进行酸化处理后,加入插层剂后经过超声剥离就可以得到少层数的片状石墨烯。膨胀石墨制备石墨烯,不失为一种能高效、可行地方法。     

氟化度及单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性和能带的影响

采用基于密度泛函数理论的第一性原理,通过计算研究了四种(Chair、Zigzag、Boat、Armchair)双面全氟化石墨烯(N_C∶N_F=1∶1)构型,发现Chair型氟化后的石墨烯构型最稳定。在此基础上,系统研究了以Chair形式氟化时不同氟化度和单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性与能带的影响.计算结果表明:氟化度越高氟化石墨烯结构越稳定,且双面氟化石墨烯较单面氟化更稳定。对构造的全氟化石墨烯体系沿X方向施加压(拉)应变时,石墨烯体系的起伏高度随单轴应变的增加而减小,导带底和价带顶均发生微小移动、带隙逐渐减小,带隙在轴向压应力作用下减小得更快.     

石墨烯/硅钨酸复合材料的制备及其催化性能

为有效应用环境友好型催化剂硅钨酸,克服硅钨酸比表面积小、易溶于水的缺点,以天然鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备的石墨烯为载体,使用超声振荡法将硅钨酸负载在石墨烯上,并对石墨烯/硅钨酸复合材料进行XRD、SEM表征和催化性能分析.结果表明,石墨烯/硅钨酸复合材料对酯化反应合成乙酸乙酯具有较高的催化性能.该研究证实杂多酸催化剂固载化可使硅钨酸获得高的活性、选择性,提高了其催化应用价值.     

碳离子注入辅助在6H-SiC表面制备石墨烯

为了寻找一种更便捷、更经济的在半导体SiC基底上直接生长石墨烯的方法,将5 keV C离子注入商用6H-SiC(0001)单晶,通过拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征研究石墨烯质量和生长过程.实验中还研究了不同降温速率以及石墨舟的封闭环境对石墨烯生长的影响,并基于Si原子的蒸发提出一个可能的...     

锯齿型三角石墨烯电子结构的量子尺寸效应

使用紧束缚方法研究了锯齿型正三角石墨烯结构的量子尺寸效应.结果显示:该结构存在重简并的零能态,能隙(零能态与第一激发态之间的差值)随着边界尺寸的变大而减小.当边界尺寸较小时,能级是离散化的,能够取得的能带结构是分散的;当边界达到一定尺寸以后,能带布满整个空间,态密度与二维石墨烯整体类似.