【正文】 法生長高質(zhì)量外延石墨烯的技術(shù)。通過控制局域硅分壓達(dá)到調(diào)控生長的目的。3. 建立共價(jià)和非共價(jià)修飾方法，制備化學(xué)修飾石墨烯，對其進(jìn)行尺寸分級。研究化學(xué)修飾石墨烯的溶液性質(zhì)與大分子行為。4. 特定結(jié)構(gòu)的石墨烯及類石墨烯材料的制備。研究特定結(jié)構(gòu)石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能。研究石墨烯復(fù)合材料的合成方法和基本性質(zhì)，為超級電容器和鋰電池的研究提供材料基礎(chǔ)。5. 發(fā)展針對石墨烯的微加工技術(shù)，研究石墨烯的輸運(yùn)性質(zhì)。用化學(xué)修飾的方法實(shí)現(xiàn)石墨烯能帶調(diào)控的研究。6. 理論模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)探索，研究簡單石墨烯片層結(jié)構(gòu)(如單層石墨烯)在電場、磁場、流體場等環(huán)境下的能量轉(zhuǎn)化性能。1. 建立結(jié)構(gòu)與性能可控的宏量石墨烯材料的化學(xué)制備方法，獲得尺寸、層數(shù)及結(jié)構(gòu)可控的石墨烯產(chǎn)品。獲得大面積、高質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品。2. 制備出23種化學(xué)修飾石墨烯的穩(wěn)定分散液?；九迨┢谌芤褐械姆稚顟B(tài)和相互作用。3. 制備24種特定結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。發(fā)現(xiàn)新型的基于石墨烯結(jié)構(gòu)的高效能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并從理論上初步揭示其內(nèi)在機(jī)制。發(fā)展出適用于超級電容器、二次鋰離子電池的石墨烯復(fù)合材料的制備方法。4. 制備出石墨烯介觀結(jié)構(gòu)，理解石墨烯中狄拉克電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，找出影響石墨烯遷移率的主要因素。發(fā)現(xiàn)新型的基于石墨烯結(jié)構(gòu)的高效能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并從理論上初步揭示其內(nèi)在機(jī)制。5. 開發(fā)石墨烯能帶調(diào)控新技術(shù)，制備具有不同能帶結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的石墨烯衍生物。6. 發(fā)表SCI 論文約40篇。培養(yǎng)研究生1015名。第二年1. 利用超級離心、選擇沉淀與微相分離等手段實(shí)現(xiàn)對具有不同尺寸與組成石墨烯的有效分離。2. 探索金屬薄膜偏析和CVD法生長大面積、高遷移率的石墨烯的新技術(shù)。進(jìn)一步優(yōu)化碳化硅上外延生長石墨烯的方法，實(shí)現(xiàn)大面積生長。3. 化學(xué)修飾石墨烯的自組裝，研究自組裝機(jī)理，表征自組裝材料的結(jié)構(gòu)與性能。開展超級電容器和二次鋰離子電池的研究。4. 系列特定結(jié)構(gòu)石墨烯的制備及其表面、界面性能研究。探索特定結(jié)構(gòu)石墨烯的復(fù)合、組裝與功能化。研究各種結(jié)構(gòu)缺陷與石墨烯能帶結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性、光學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)以及催化性能之間的關(guān)系。5. 研究石墨烯介觀結(jié)構(gòu)的量子輸運(yùn)性質(zhì)以及較復(fù)雜石墨烯片層結(jié)構(gòu)(多層、組合結(jié)構(gòu)等)在電場、磁場、流體場等環(huán)境下的能量轉(zhuǎn)化性能。6. 研究自下而上合成石墨烯納米帶和自上而下可控裁剪制備納米帶的方法。探索能帶可調(diào)的雙層AB堆垛石墨烯的制備方法1. 建立大面積、高遷移率石墨烯膜的可控生長技術(shù)。實(shí)現(xiàn)對化學(xué)制備的宏量石墨烯的尺寸分離，獲得大尺寸（大于40平方微米）窄分布的石墨烯片。2. 建立化學(xué)修飾石墨烯二維和三維組裝技術(shù)和體系。制備出12種具有特定結(jié)構(gòu)的二維層狀導(dǎo)電薄膜和具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的大塊石墨烯材料。3. 實(shí)現(xiàn)5種以上具有新型結(jié)構(gòu)的石墨烯及其組裝體的建立與功能化。4. 基本弄清不同邊緣態(tài)與缺陷態(tài)的石墨烯在各種表、界面的化學(xué)與物理行為。揭示石墨烯結(jié)構(gòu)、缺陷和性能關(guān)系。5. 揭示決定超級電容器和二次鋰離子電池性能的重要因素。6. 研究石墨烯介觀結(jié)構(gòu)中的量子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)可能用于新原理器件和量子器件的物理效應(yīng)。制備出石墨烯納米結(jié)構(gòu)。得到幾種新型的具有高效能量轉(zhuǎn)化性能石墨烯材料，并設(shè)計(jì)相應(yīng)器件。7. 合成或制備有特定邊界的石墨烯納米帶。制備高質(zhì)量的雙層石墨烯及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)。8. 預(yù)期發(fā)表SCI論文約40篇，申請專利35項(xiàng)。培養(yǎng)研究生1520名。第三年1. 利用結(jié)構(gòu)確定的芳香有機(jī)小分子在基質(zhì)表面脫氫交聯(lián)來制備結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)可控的石墨烯納米片層和帶狀材料。2. 利用拉曼光譜、原子力顯微鏡和電子顯微鏡等表征所得石墨烯的結(jié)構(gòu)，并建立基于光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的石墨烯生長和檢測平臺，原位觀察石墨烯的生長和制備過程，結(jié)合理論模擬揭示其生長和制備機(jī)制。3. 石墨烯片基底上的自組裝。石墨烯片控制生長復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。石墨烯基電極材料的制備及其結(jié)構(gòu)控制。4. 探索邊緣穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)可控的石墨烯納米結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)途徑、可控制備方法。研究各種基底注入和引發(fā)石墨烯自旋磁性的機(jī)制。研究石墨烯邊緣態(tài)和缺陷態(tài)導(dǎo)致的奇異物性及其調(diào)控方法與原理。5. 系統(tǒng)開展石墨烯納米復(fù)合材料的研究，針對超級電容器的要求進(jìn)一步提高材料性能。6. 研究石墨烯納米結(jié)構(gòu)的輸運(yùn)性質(zhì)。分析表面介電薄膜對石墨烯電子輸運(yùn)的影響。探索石墨烯的可控裁剪和轉(zhuǎn)移方法。 1. 發(fā)展自下而上的化學(xué)方法，獲得結(jié)構(gòu)可控的石墨烯材料。建立石墨烯的原位檢測和表征方法，揭示石墨烯的生長機(jī)制。2. 制備出12種具有優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換性能的石墨烯復(fù)合材料，獲得12種包埋石墨烯的無機(jī)納米晶體。3. 完成至少五種具有不同結(jié)構(gòu)與功能的石墨烯基電極材料的制備，并初步分析其電化學(xué)性能。4. 建立12種邊緣、結(jié)構(gòu)基本可控的石墨烯納米結(jié)構(gòu)制備方法。弄清基底上石墨烯納米結(jié)構(gòu)磁電效應(yīng)、自旋磁性調(diào)控原理，掌握通過基底調(diào)控石墨烯自旋磁性的方法。5. 建立介電薄膜沉積技術(shù)的基本思路以及裁剪和轉(zhuǎn)移石墨烯薄膜的新技術(shù)等。6. 預(yù)期發(fā)表SCI論文約50篇，申請專利35項(xiàng)。培養(yǎng)研究生1520名。第四年1. 基于光化學(xué)反應(yīng)，利用光照下產(chǎn)生的活性物種破壞石墨烯二維平面共軛結(jié)構(gòu)，對石墨烯進(jìn)行切割和剪薄，得到不同寬度、多種邊緣取向和不同厚度的石墨烯。2. 探索高質(zhì)量絕對單層石墨烯和AB堆垛雙層石墨烯的CVD生長方法。發(fā)展、完善石墨烯可控轉(zhuǎn)移技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、便捷地將高溫下制備的石墨烯從特定基底上保持原貌地轉(zhuǎn)移到任意目標(biāo)基底（如SiO塑料等絕緣基片）上。通過引入化學(xué)氣相，調(diào)節(jié)生長過程中各組分比例，摸索提高碳化硅上外延石墨烯品質(zhì)的方法。3. 研究化學(xué)修飾石墨烯的復(fù)合組裝以及石墨烯與高分子的復(fù)合。測試和分析復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究。4. 系統(tǒng)研究石墨烯材料的功能調(diào)控機(jī)制及其與石墨烯結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究高性能石墨烯基電極材料的制備途徑，發(fā)展、完善針對儲能器件的石墨烯電極材料的制備工藝與技術(shù)路線。探索提高超級電容器性能的有效途徑。5. 研究石墨烯組裝結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料的組成、表界面作用帶來的新結(jié)構(gòu)。研究其協(xié)同作用的基本原理。探索實(shí)現(xiàn)能保持石墨烯高遷移率的介電薄膜材料和鍍膜工藝。6. 研究基于石墨烯的新型納信息器件，如非易失存儲和新原理信號處理器件等。1. 實(shí)現(xiàn)石墨烯的光化學(xué)可控剪裁以及石墨烯CVD制備中層數(shù)和堆垛方式的精確控制。2. 完善石墨烯可控轉(zhuǎn)移技術(shù)，建立性能可重復(fù)的石墨烯材料的制備與組裝方法，實(shí)現(xiàn)在碳化硅上外延生長更高遷移率、更均勻的石墨烯。3. 制備出石墨烯與其它納米材料的穩(wěn)定分散液。通過溶液自組裝技術(shù)制備出復(fù)合材料。獲得23種具有良好導(dǎo)電性、氧化還原特性或催化活性的石墨烯復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)復(fù)合帶來的新現(xiàn)象，新性質(zhì)和新功能。4. 建立多種有效的石墨烯材料的功能調(diào)控方法,構(gòu)建較全面的石墨烯材料的結(jié)構(gòu)－性能關(guān)系。5. 實(shí)現(xiàn)三種以上具有優(yōu)良電化學(xué)性能的用于超級電容器和鋰離子電池的石墨烯基電極材料，建立穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的材料制備工藝與技術(shù)路線。6. 研制出電容密度超過300法/克，性能穩(wěn)定、循環(huán)壽命長，可用于高性能超級電容器的石墨烯基電極材料。7. 篩選出性能優(yōu)越的介電薄膜材料，發(fā)展相關(guān)鍍膜工藝。初步設(shè)計(jì)得到新型的石墨烯納信息器件。8. 預(yù)期發(fā)表SCI論文約40篇，申請專利24項(xiàng)。培養(yǎng)研究生1520名。第五年1. 研究對石墨烯生長和對其微加工過程中造成的缺陷的修復(fù)方法，發(fā)展石墨烯的后處理技術(shù)，進(jìn)一步提高材料的性質(zhì)。完善石墨烯宏量生長工藝。2. 石墨烯組裝與復(fù)合機(jī)理。優(yōu)化材料制備技術(shù)并開展功能材料在能量存儲方面的應(yīng)用研究。探討新型儲能器件用石墨烯材料的結(jié)構(gòu)與性能要求，為進(jìn)一步提高器件性能提供材料基礎(chǔ)3. 在本項(xiàng)目已經(jīng)建立的石墨烯材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論研究結(jié)果，進(jìn)一步發(fā)展、完善針對儲能器件的石墨烯電極材料的制備工藝與技術(shù)路線。4. 系統(tǒng)研究表面態(tài)、缺陷、外場、分子吸附等因素對石墨烯器件性能的綜合影響。5. 發(fā)展石墨烯上介電薄膜覆蓋以及上門電極制備的有效方法。繼續(xù)開展基于石墨烯及其多級結(jié)構(gòu)的高效能量轉(zhuǎn)化器件探索，深入研究器件性能的影響因素。1. 進(jìn)一步減小石墨烯的缺陷密度，提高石墨烯的遷移率。獲得高質(zhì)量的化學(xué)轉(zhuǎn)化石墨烯。2. 探討新型儲能器件用石墨烯材料的結(jié)構(gòu)與性能要求，為進(jìn)一步提高器件性能提供材料基礎(chǔ)。制備出12種具有大比表面積和高電化學(xué)活性的超級電容器電極材料。3. 發(fā)展至少一種具有產(chǎn)業(yè)化前景的石墨烯電極材料，建立經(jīng)濟(jì)可靠的材料制備工藝與技術(shù)路線。4. 闡明表面態(tài)、缺陷、外場、分子吸附等對石墨烯性能影響的基本規(guī)律。實(shí)現(xiàn)至少兩種可能應(yīng)用于新型儲能器件的新的石墨烯材料。推動(dòng)石墨烯材料和器件的產(chǎn)業(yè)化。5. 實(shí)現(xiàn)能保持石墨烯高遷移率的上門電極制備技術(shù)。獲得若干具有高效、高頻、低耗等特征的新型石墨烯器件。6. 預(yù)期發(fā)表SCI論文約40篇，申請專利35項(xiàng)。培養(yǎng)研究生1520名。