【正文】 與加熱溫度相關(guān), 且可通過(guò)AES( 入射能為3keV) 中Si( 92eV) 和C ( 271eV) 的峰強(qiáng)度測(cè)定石墨烯的厚度。 條件苛刻, 高溫 1 100 e , 超高真空10 10Torr ( 成本高) 。它本質(zhì)上屬于原子范疇的氣態(tài)傳質(zhì)過(guò)程。( 3) 氧化2分散2還原法( 含氧化2修飾2還原法)這是目前應(yīng)用最廣泛的合成方法。常見(jiàn)的氧化方法有Brodie 方法以及Staudenmaier 方法[ 34] , 其基本原理均為先用強(qiáng)質(zhì)子酸處理石墨, 形成石墨層間化合物, 然后加入強(qiáng)氧化劑對(duì)其進(jìn)行氧化。Staudenmaier 法用濃硫酸和發(fā)煙硝酸混合酸對(duì)石墨進(jìn)行處理, 同樣也是以KClO3 為氧化劑。關(guān)于氧化石墨烯的制備, 楊永崗等[ 35] 也做了較詳細(xì)的總結(jié)。常用的還原方法有水合肼以乙醇和鈉為原料通過(guò)溶劑熱法可制備克量級(jí)的石墨烯, 不僅產(chǎn)率提高, 而且也解決了以上這種方法所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題, 符合綠色化學(xué)的要求。2004 年, 英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)教授Geim 等[2] 用一種極為簡(jiǎn)單的方法剝離并觀測(cè)到了單層石墨烯晶體。大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為, 熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以, 它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚態(tài)物理界, 并迅速成為物理、化學(xué)、材料等眾多學(xué)科的研究熱點(diǎn)。1 ?? 石墨烯的制備機(jī)械剝離法[2] 、加熱SiC 法[35] 是制備石墨烯的典型方法, 但這些方法制備的樣品存在一定缺陷, 不能反映理想石墨烯的本征物性。Pan等[6] 以含碳的釕單晶在超高真空環(huán)境下高溫退火處理, 使元素向晶體表面偏析形成外延單層石墨烯薄膜, 通過(guò)優(yōu)化生長(zhǎng)條件獲得了理想的毫米級(jí)外延石墨烯二維單晶材料。這種高質(zhì)量石墨烯的獲得, 為石墨烯基礎(chǔ)問(wèn)題的深入研究及其進(jìn)一步在器件方面的應(yīng)用提供了一種新方法和理想體系。 法CVD 法可獲得大面積, 厚度可控的高質(zhì)量石墨烯, 并與現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝兼容。他們首先在SiO2 / Si 襯底上沉積厚度為300 nm 的金屬Ni, 然后將樣品放置于石英管內(nèi), 在氬氣氣氛下, 加熱到1000 ? , 再通入流動(dòng)的混合氣體( CH4 H2 Ar=50 65 200) , 最后在氬氣氣氛下, 快速冷卻( 冷卻速率為~10 ? ?? s 1 ) 樣品至室溫, 即制得石墨烯薄膜。用制作鎳層圖形的方式, 能夠制備出圖形化的石墨烯薄膜。此法制得的樣品未經(jīng)強(qiáng)烈的機(jī)械力以及化學(xué)藥品的處理, 從而保證了石墨烯樣品的結(jié)晶完整度, 以期獲得高導(dǎo)電性和高機(jī)械性能的石墨烯片。氧化石墨還原法是以鱗片石墨為原料, 經(jīng)過(guò)一系列的氧化獲得氧化石墨[9] , 氧化石墨再經(jīng)還原而獲得石墨烯的方法。該種方法可制備出大量廉價(jià)的石墨烯材料, 可應(yīng)用于抗靜電涂層、柔性透明電子設(shè)備、高性能組件和納米醫(yī)學(xué)。由于石墨烯周圍分布大量的負(fù)電荷, 這種懸浮液通過(guò)靜電斥力可穩(wěn)定存在幾個(gè)月而不發(fā)生沉降。鑒于Hummers 法制備氧化石墨耗時(shí), 且對(duì)其官能團(tuán)的功能化難以控制, Shen 等[ 12]以過(guò)氧化苯甲酰為氧化劑, 利用過(guò)氧化苯甲酰的插入作用, 可以快速、簡(jiǎn)便、大批量制備氧化石墨及石墨烯。但是氧化石墨還原法制備的石墨烯也存在一定缺陷: 經(jīng)過(guò)強(qiáng)氧化劑氧化過(guò)的石墨并不一定能夠完全還原, 導(dǎo)致其一些物理、化學(xué)等性能損失, 尤其是導(dǎo)電性。,再嵌入擴(kuò)漲法氧化石墨還原法制備石墨烯過(guò)程中, 天然石墨難以完全氧化, 所制備的樣品導(dǎo)電性差。即室溫下將預(yù)處理的石墨用發(fā)煙硫酸氧化24h, 過(guò)濾洗滌后將樣品置于DMF 和TBA 的混合液中超聲5min。此法制備的石墨烯在有機(jī)溶劑中穩(wěn)定懸浮, 室溫及低溫下表現(xiàn)出極高的導(dǎo)電性, 比通常用還原氧化石墨方法獲得的石墨烯的電導(dǎo)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。高質(zhì)量石墨烯及其LB 膜的制備對(duì)未來(lái)石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。相對(duì)于其他方法, 通過(guò)自下而上的有機(jī)合成法可以制備具有確定結(jié)構(gòu)且無(wú)缺陷的石墨烯納米帶, 并可以進(jìn)一步對(duì)石墨烯納米帶進(jìn)行功能化修飾。Qian 等[14??15] 以苝酰亞胺為重復(fù)單元, 通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)將兩分子苝酰亞胺沿其bay 位結(jié)合在一起, 合成出二并苝酰亞胺, 并沿其bay 位構(gòu)筑寬度受限( 1nm 左右) 、長(zhǎng)度可控的石墨烯納米帶, 這實(shí)現(xiàn)了酰亞胺基團(tuán)功能化的石墨烯納米帶的高效化學(xué)合成。這類具有酰亞胺基團(tuán)功能化的石墨烯納米帶具有新穎的結(jié)構(gòu)、特殊的光電性質(zhì)和潛在的應(yīng)用價(jià)值.由納米管(MCNTs) 制造石墨烯帶(GRNs)之前, 研究人員使用化學(xué)藥品或超聲波將石墨烯切成帶狀, 但該方法無(wú)法用來(lái)大規(guī)模制造石墨烯帶, 也無(wú)法控制其寬度。Dai 小組使用從半導(dǎo)體工業(yè)借鑒過(guò)來(lái)的蝕刻技術(shù)切開納米管, 他們將4~ 18nm 的MC??NT s 沉積在Si 沉底上, 利用旋轉(zhuǎn)噴涂技術(shù)在MCNTs 表面涂覆一層300nm 厚的聚甲基丙烯酸甲酯( PMM A) 薄膜, 接著使用經(jīng)過(guò)電離的氬氣來(lái)蝕刻每個(gè)納米管的每一個(gè)條帶( 由于刻蝕時(shí)間不同, 可獲得不同層數(shù)的GRNs) , 最后利用丙酮蒸氣去除PMMA, 并于300 ? 下煅燒10min 去除剩余的聚合物, 從而得到10~ 20 nm 的GRNs。這些絲帶雖不是半導(dǎo)體, 但更容易大規(guī)模制造。Dai 研究小組的窄帶具有導(dǎo)電性能, 因此在電子工業(yè)將具有廣泛用途, 他們已使用石墨烯帶制造出了基本的晶體管。但目前各種材料的成本都較高, 極大地限制了儲(chǔ)氫材料發(fā)展。進(jìn)一步研究表明, 摻雜鋰離子之后,室溫條件下, 柱狀石墨烯的儲(chǔ)氫能力高達(dá)41g / L。2. 石墨烯納米復(fù)合材料分子水平上制備的石墨烯納米聚合物能夠顯著改善石墨烯的電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率。Li 等[ 23] 發(fā)展了一種新穎的, 可以直接、實(shí)時(shí)觀測(cè)石墨烯在聚合物中相變的方法。該項(xiàng)研究工作對(duì)于探索二維原子晶體的熱動(dòng)力學(xué)特性具有重要的指導(dǎo)意義。石墨烯很有可能成為組建納米電子器件的最佳材料, 可能是下一代電子器件的替代品, 用它制成的器件可以更小, 耗能更低, 電子傳輸速度更快。結(jié)果顯示, 鋸齒型邊緣( zigzagedge) 表現(xiàn)出了強(qiáng)邊緣態(tài), 而椅型邊緣( arm chair edg e) 卻沒(méi)有出現(xiàn)類似情況。石墨烯與碳納米管不同, 它是平面結(jié)構(gòu), 因此更適合傳統(tǒng)芯片的制造工藝。在5nm 大小的石墨烯片上, 只要有一小段邊緣是鋸齒型的, 就會(huì)將材料由半導(dǎo)體變?yōu)閷?dǎo)體。讓科學(xué)家震驚的是，石墨烯比鉆石還強(qiáng)硬，它的強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還高100倍！　　美國(guó)機(jī)械工程師杰弗雷　　　　據(jù)科學(xué)家稱，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪稱是人類已知的強(qiáng)度最高的物質(zhì)，它將擁有眾多令人神往的發(fā)展前景。美國(guó)研究人員稱，“太空電梯”的最大障礙之一，就是如何制造出一根從地面連向太空衛(wèi)星、長(zhǎng)達(dá)23000英里并且足夠強(qiáng)韌的纜線，美國(guó)科學(xué)家證實(shí)，地球上強(qiáng)度最高的物質(zhì)“石墨烯”完全適合用來(lái)制造太空電梯纜線！　　人類通過(guò)“太空電梯”進(jìn)入太空，所花的成本將比通過(guò)火箭升入太空便宜很多?！　〈婀枭a(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)　　不過(guò)據(jù)科學(xué)家稱，盡管石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人類已知強(qiáng)度最高的物質(zhì)，但科學(xué)家可能仍然需要花費(fèi)數(shù)年甚至幾十年時(shí)間，才能找到一種將石墨轉(zhuǎn)變成大片高質(zhì)量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來(lái)為人類制造各種有用的物質(zhì)。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。石墨烯既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高出百倍。如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，可以承受一只貓的重量，而吊床本身重量不足1毫克，只相當(dāng)于貓的一根胡須。它幾乎是完全透明的，%的光?？茖W(xué)家認(rèn)為，利用石墨烯制造晶體管，有可能最終替代現(xiàn)有的硅材料，成為未來(lái)的超高速計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。硅材料在10納米的尺度上已開始不穩(wěn)定，而石墨烯可以將晶體管尺寸極限向下拓展到1個(gè)分子大小。 其它應(yīng)用領(lǐng)域與昂貴的富勒烯和碳納米管相比, 石墨烯價(jià)格低廉, 原料易得, 隨著石墨烯制備技術(shù)的日益成熟, 基于石墨烯的新材料不斷被發(fā)現(xiàn), 極大地拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。該方法也同樣適用于制備出其他基于石墨烯的超薄材料, 這些新型超薄材料具有不同導(dǎo)電性能。Yang 與Kaner [26] 尋找到制造石墨烯和碳納米管混合材料的新方法, 該混合材料有望作為太陽(yáng)能薄膜電池和家用電器設(shè)備的透明導(dǎo)體。石墨烯是一種良導(dǎo)體, 在保證導(dǎo)電性的前提下混合材料中摻加碳納米管的量非常少, 因而石墨烯和碳納米管混合材料是具有良好透明性、柔軟性的導(dǎo)體。石墨烯還可用于制造透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽(yáng)能電池板。在此基礎(chǔ)上可以研制出薄、輕、拉伸性好和超強(qiáng)韌新型材料，用于制造汽車、飛機(jī)和衛(wèi)星。結(jié)束語(yǔ)石墨烯以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及潛在的應(yīng)用, 越來(lái)越引起研究人員的廣泛關(guān)注, 已成為材料、化學(xué)、物理等眾多領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。另外, 現(xiàn)有的表征手段耗時(shí)、容易破壞石墨烯的晶格結(jié)構(gòu), 也制約著石墨烯的進(jìn)一步研究。 迅速發(fā)展石墨烯的精確表技術(shù), 是石墨烯制備、性能和應(yīng)用研究的迫切要求。 s properties by reversible hydrogenat ion: Evidence for graphane[ J] . 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