型碳材料科學(xué)(雙語(yǔ))結(jié)課論文xxx(編輯修改稿)
2025-07-13 04:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (HOPG)表面刻蝕出寬 20um～ 2mm、深 5um的微槽，然后將其用光刻膠粘到玻璃襯底上，再用透明膠帶反復(fù)撕揭以得到石 墨 烯微片，隨后 將 粘有微片的玻璃放 入丙酮 中超聲，由于范德華力或毛細(xì)管力，石 墨 烯會(huì)吸附到丙酮下面的硅片上。他們用此法首先得到了單層石 墨 烯并研究了其電學(xué)性質(zhì)。 微機(jī)械剝離法過(guò)程簡(jiǎn)單 ,沒(méi)有經(jīng)過(guò)各種化學(xué)處理 。 可以制備高質(zhì)量的石 墨 烯，可以用來(lái)很好地研究石 墨 烯的性質(zhì)，石 墨 烯的發(fā)現(xiàn) 也 歸功于該法，但 不 能得到大尺寸的石 墨 烯， 而且石 墨烯的層數(shù)很難控制，產(chǎn)量很低。超聲振動(dòng)、超臨界技術(shù)等物理手段的應(yīng)用，可以避免手工操作的不穩(wěn)定性，有望顯著提高石 墨 烯的產(chǎn)量。 化學(xué)剝離法 化學(xué)剝離法一般用氧化劑氧化、剝離石 墨 類材料 (如石 墨 、碳納米管、碳纖維 )來(lái)制得石 墨烯氧化物 (G0)，然后再用還原劑 (如肼、還原性金屬等 )來(lái)還原 GO 以得到較高導(dǎo)電性的石 墨烯。石 墨 常用的氧化方法主要有 3 種： Brodie 法、 Hummers 法、 Standenmaier 法。 G0 的碳原子屬丁 sp3雜化，因 而 G0 的導(dǎo)電性較差。 [4] 化學(xué)剝離法是當(dāng)前可以宏觀制備石 墨 烯的有效方法，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)問(wèn)里仍將起著重要作用。它可以容易地得到石 墨 烯氧化物，由于石 墨 烯氧化物 中 含有大量的羧基、羥基和環(huán)氧鍵等活性基團(tuán)，可以利用多種化學(xué)反應(yīng)對(duì)石 墨 烯進(jìn)行功能化。功能化的石 墨 烯與許多溶劑、聚合物基體有較好的相容性，因而可以用來(lái)制作石 墨 烯聚合物基復(fù)合材料。但足，與其它方法制得的石 墨 烯相比，化學(xué)剝離法制得的石 墨 烯的導(dǎo)電性很差，這是因?yàn)榇朔ǖ玫降氖?墨 烯表面含有大量的環(huán)氧基、羧基、羰基、羥基等基團(tuán)。此外，化學(xué)剝離法用到的許多試劑都具有毒性、強(qiáng)腐蝕性，成本較高，且不利于環(huán)境保護(hù)。因而尋找無(wú)毒、價(jià)廉、強(qiáng)還原性的還原劑對(duì)于制備石 墨 烯有著積極的意義。 化學(xué)合成法 化學(xué)合成法主要 是以苯環(huán)或其他芳香體系為核，通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)使苯環(huán)上 6 個(gè)碳原子均被取代．然后相鄰取代基之間脫氫形成新的芳香環(huán)．如此進(jìn)行多步反應(yīng)使芳香體系變大 ， 從而合成具有較大平面結(jié)構(gòu)的石 墨 烯。 化學(xué)合成法不采用石 墨 為原料，而是用各種芳烴類來(lái)制備石 墨 烯，不僅拓寬了石 墨 烯的制備途徑，而且對(duì)研究石 墨 烯的化學(xué)形成過(guò)程和物理性質(zhì)有著重要意義；但是，該法 反應(yīng) 步驟多，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，脫氫效率不高，容易造成結(jié)構(gòu)缺陷，金屬催化劑會(huì)造成環(huán)境污染。 外延生長(zhǎng)法 外延生長(zhǎng)法的具體過(guò)程是：通過(guò)加熱 Ni/SiC/Si 基板，使 SiC 分解、 生成碳原子并進(jìn)入 Ni層，隨后伴隨著基體的快速降溫，碳原子會(huì)由于過(guò)飽和而在鎳層的表面析出，生成石 墨 烯。 外延生長(zhǎng)法用到的單晶 SiC 價(jià)格比較昂貴。此外，外延生長(zhǎng)法不能精確控制石 墨 烯的厚度，很難得到大尺寸、高均勻性的石 墨 烯，得到的石 墨 烯也很難進(jìn)行轉(zhuǎn)移。外延生長(zhǎng)法也可以稱為 SiC 表面石 墨 化法。為了得到結(jié)構(gòu)可以控制的石 墨 烯，人們正在尋找更多的金屬來(lái)作為模板，并提出了金屬表面外延法的概念。它是通過(guò)熱循環(huán)法以富含 C 原子的釕、銣、銥等金屬為模板，在金屬原子的填隙中實(shí)現(xiàn)碳原子的層狀生長(zhǎng) ，從而在金屬表面生成一層石 墨 烯。該法避免了單晶 SiC 的使用 。 降低了成本，還可以進(jìn)一步控制石 墨 烯的結(jié)構(gòu)。 [5] 電弧法 電弧法的具體過(guò)程是：將石 墨 電極置于充滿氬氣、氫氣等氣體的反應(yīng)容器中，在兩電極之間通電來(lái)激發(fā)出電弧，此時(shí)溫度可以達(dá)到 4000℃ 。在這種條件下，石 墨 就會(huì)蒸發(fā)，并生成富勒烯、碳納米管、石 墨 烯等物質(zhì)。通過(guò)調(diào)節(jié)催化劑和各氣體成分的 配比 及含量， 可以 有效控制幾種產(chǎn)物的相對(duì)產(chǎn)量。 研究者
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