石墨烯納米復合材料的制備及利用

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1、石墨烯納米復合材料的制備及利用(姓名：路美榮學號1208010423)摘耍：本文從石墨烯的定義，石墨烯復合材料的制備方法，以及在各個領域的利用方而來対石墨烯經(jīng)行研究，描述。關鍵詞：石墨烯，氧化石墨烯，納米復合材料，導電性能，石墨烯晶體。1引言碳是位于元素周期表的第6號元素，一種非金屬元素，無臭無味的固體。無定形碳有焦炭，木炭等，晶體碳有金剛石和石墨。冶鐵和煉鋼都需要焦炭。在工業(yè)上和醫(yī)藥上，碳和它的化合物用途極為廣泛[1由于碳的最外層電子有四個電子，屬于過度元素，擁有很多同俗異形體，石墨烯就是其中一種，并且石墨烯在很多

2、領域都發(fā)揮著很重要的作用。2004年，Geim等從石墨中成功地剝離得到單層石墨烯,由此掀起了對石墨烯的全面研究。石墨烯是一種僅有單原子層厚度的蜂窩狀二維碳質(zhì)新材料，具有優(yōu)異的電、力和熱等性質(zhì)及高比表面積,在場發(fā)射、氣體傳感器、生物傳感器、場效應晶體管、透明電極、催化劑載體或電池等領域有潛在的巨大應用價值。1.2石墨烯簡介石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了電了在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯

3、中的電子，或更準確地，應稱為“載荷子"(electricchargecarrier),的性質(zhì)和相對論性的中微子非常相似。人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的，石墨的石墨烯納米復合材料的制備及利用(姓名：路美榮學號1208010423)摘耍：本文從石墨烯的定義，石墨烯復合材料的制備方法，以及在各個領域的利用方而來対石墨烯經(jīng)行研究，描述。關鍵詞：石墨烯，氧化石墨烯，納米復合材料，導電性能，石墨烯晶體。1引言碳是位于元素周期表的第6號元素，一種非金屬元素，無臭無味的固體。無定形碳有焦炭，木炭等，晶

4、體碳有金剛石和石墨。冶鐵和煉鋼都需要焦炭。在工業(yè)上和醫(yī)藥上，碳和它的化合物用途極為廣泛[1由于碳的最外層電子有四個電子，屬于過度元素，擁有很多同俗異形體，石墨烯就是其中一種，并且石墨烯在很多領域都發(fā)揮著很重要的作用。2004年，Geim等從石墨中成功地剝離得到單層石墨烯,由此掀起了對石墨烯的全面研究。石墨烯是一種僅有單原子層厚度的蜂窩狀二維碳質(zhì)新材料，具有優(yōu)異的電、力和熱等性質(zhì)及高比表面積,在場發(fā)射、氣體傳感器、生物傳感器、場效應晶體管、透明電極、催化劑載體或電池等領域有潛在的巨大應用價值。1.2石墨烯簡介石墨烯是一

5、種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了電了在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子，或更準確地，應稱為“載荷子"(electricchargecarrier),的性質(zhì)和相對論性的中微子非常相似。人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的，石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之后，這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。⑵附圖1,石墨烯的結構2準

6、備方法近年來，人們采用許多合成方法制備了石墨烯納米復合材料，目前，石墨烯納米復合材料主要包括石墨烯/聚合物納米復合材料和石墨烯/無機物納米復合材料兩類，制備方法主要有化學剝離法、外延綸長法、氧化還原法、微機械剝離法⑶1.1化學剝離法化學剝離法(chemicalexfohation)口前制備石墨烯最常用的方法是這種方法。在強酸溶液中石墨能與強氧化劑反應，被氧化后在石墨片層間插入撥基、輕基等原子基團,使石墨層間距變大變成氧化石墨。然后在微波、超聲波和熱膨脹等外界強烈作用下剝離得到氧化右墨烯，最后采用合適的還原劑述原得到石墨

7、烯I141o該法高效易行，成本低，適合大規(guī)?；苽涫蛔阒幨侵苽涞氖┩菃螌拥蕉鄬拥幕旌象w，氧化石墨烯難以被充分還原而產(chǎn)生較多的缺陷，且不易控制石墨烯的尺寸和厚度，石墨經(jīng)過強氧化劑完全氧化過后，并不一定能夠被完全還原，導致其一些物理(尤其是導電性)、化學等性能下降⑷等。2.2外延生長法在碳化娃表面外延生長是一種非常理想的制備具有均一晶型尺寸石墨矯的方法。這主要是利用了在1200-160(rc高溫下硅的升華速率比碳快的特點,在基底上殘留的碳經(jīng)重排而形成石墨稀。Shivaraman等利用真空、在14001的

8、溫度下經(jīng)過化學機械打磨處理的4H-SiC面上得到外延生長的石墨稀。人們通常認為，由于P-SiC所具有的立方晶格,不適合作為石墨稀生長的基底。但是Aristov等成功地在P-SiC基底上得到了高質(zhì)量的石墨稀。提出了一種在SiC(OOOl)面上制備石墨烯的方法，他們通過在氮氣氛圍下非原位燉燒得到了具有較好質(zhì)量的石墨稀，這種方法與傳統(tǒng)的