石墨烯纳米复合材料的制备及利用

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1、石墨烯纳米复合材料的制备及利用(姓名：路美荣学号1208010423)摘耍：本文从石墨烯的定义，石墨烯复合材料的制备方法，以及在各个领域的利用方而來対石墨烯经行研究，描述。关键词：石墨烯，氧化石墨烯，纳米复合材料，导电性能，石墨烯晶体。1引言碳是位于元素周期表的第6号元素，一种非金属元素，无臭无味的固体。无定形碳有焦炭，木炭等，晶体碳有金刚石和石墨。冶铁和炼钢都需要焦炭。在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛[1由于碳的最外层电子有四个电子，属于过度元素，拥有很多同俗异形体，石墨烯就是其中一种，并且石墨烯在很多

2、领域都发挥着很重要的作用。2004年，Geim等从石墨中成功地剥离得到单层石墨烯,由此掀起了对石墨烯的全面研究。石墨烯是一种仅有单原子层厚度的蜂窝状二维碳质新材料，具有优异的电、力和热等性质及高比表面积,在场发射、气体传感器、生物传感器、场效应晶体管、透明电极、催化剂载体或电池等领域有潜在的巨大应用价值。1.2石墨烯简介石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电了在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯

3、中的电子，或更准确地，应称为“载荷子"(electricchargecarrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的石墨烯纳米复合材料的制备及利用(姓名：路美荣学号1208010423)摘耍：本文从石墨烯的定义，石墨烯复合材料的制备方法，以及在各个领域的利用方而來対石墨烯经行研究，描述。关键词：石墨烯，氧化石墨烯，纳米复合材料，导电性能，石墨烯晶体。1引言碳是位于元素周期表的第6号元素，一种非金属元素，无臭无味的固体。无定形碳有焦炭，木炭等，晶

4、体碳有金刚石和石墨。冶铁和炼钢都需要焦炭。在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛[1由于碳的最外层电子有四个电子，属于过度元素，拥有很多同俗异形体，石墨烯就是其中一种，并且石墨烯在很多领域都发挥着很重要的作用。2004年，Geim等从石墨中成功地剥离得到单层石墨烯,由此掀起了对石墨烯的全面研究。石墨烯是一种仅有单原子层厚度的蜂窝状二维碳质新材料，具有优异的电、力和热等性质及高比表面积,在场发射、气体传感器、生物传感器、场效应晶体管、透明电极、催化剂载体或电池等领域有潜在的巨大应用价值。1.2石墨烯简介石墨烯是一

5、种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电了在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子"(electricchargecarrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。⑵附图1,石墨烯的结构2准

6、备方法近年来，人们采用许多合成方法制备了石墨烯纳米复合材料，目前，石墨烯纳米复合材料主要包括石墨烯/聚合物纳米复合材料和石墨烯/无机物纳米复合材料两类，制备方法主要有化学剥离法、外延纶长法、氧化还原法、微机械剥离法⑶1.1化学剥离法化学剥离法(chemicalexfohation)口前制备石墨烯最常用的方法是这种方法。在强酸溶液中石墨能与强氧化剂反应，被氧化后在石墨片层间插入拨基、轻基等原子基团,使石墨层间距变大变成氧化石墨。然后在微波、超声波和热膨胀等外界强烈作用下剥离得到氧化右墨烯，最后采用合适的还原剂述原得到石墨

7、烯I141o该法高效易行，成本低，适合大规模化制备石墨烯，但不足之处是制备的石墨烯往往是单层到多层的混合体，氧化石墨烯难以被充分还原而产生较多的缺陷，且不易控制石墨烯的尺寸和厚度，石墨经过强氧化剂完全氧化过后，并不一定能够被完全还原，导致其一些物理(尤其是导电性)、化学等性能下降⑷等。2.2外延生长法在碳化娃表面外延生长是一种非常理想的制备具有均一晶型尺寸石墨矯的方法。这主要是利用了在1200-160(rc高温下硅的升华速率比碳快的特点,在基底上残留的碳经重排而形成石墨稀。Shivaraman等利用真空、在14001的

8、温度下经过化学机械打磨处理的4H-SiC面上得到外延生长的石墨稀。人们通常认为，由于P-SiC所具有的立方晶格,不适合作为石墨稀生长的基底。但是Aristov等成功地在P-SiC基底上得到了高质量的石墨稀。提出了一种在SiC(OOOl)面上制备石墨烯的方法，他们通过在氮气氛围下非原位燉烧得到了具有较好质量的石墨稀，这种方法与传统的