石墨烯纳米带的结构特点

北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习

目录

摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................. II 1 石墨烯........................................................................................................................................... 1

1.1 石墨烯简介 ........................................

第四、五章总结

石墨烯、碳纳米管的化学生物传感

一、石墨烯和碳纳米管

1、石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，其理论厚度仅为0.35 nm，是目前所发现的最薄的二维材料。石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元，可以翘曲变成零维的富勒烯, 卷曲形成一维的CNTs或者堆垛成三维的石墨。

2、碳纳米管是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管，其中每个碳原子通过sp 2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。

由于石墨烯和碳纳米管独有的结构和奇特的物理、化学特性，迅速成为备受瞩目的国际前沿和研究热点。 二、石墨烯和碳纳米管的制备

1、石墨烯的制备

（1）机械剥离法(机械剥离法就是利用机械力，将石墨烯片从具有高度定向热解石墨表面剥离开来。是制备石墨烯最为直接的方法。但低产率和尺寸不易控制等缺点使该方法仅适用于实验室的基础研究。)

（2）氧化石墨-还原法(利用KClO 和HNO 可以使石墨层深度氧化，获得氧化石墨(GO)，GO与石墨烯具有类似的平面结构，以其为前体采用适当的还原方法可以使其表面的功能团消除，获得石墨烯材料。)

近日,美国化学会《ACS纳米》(ACS Nano)杂志报道了中国科学院上海应用物理研究所物理生物学实验室在新型石墨烯纳米抗菌材料方面的研究工作。该工作发表以后被Nanowerk、Qmed、Sciencedaily以及国内的生物谷等多家媒体报道及转载,其中美国科学促进协会主办的Eurekalert!指出,这可能是石墨烯重要的环境和临床应用。

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材料导报：综述篇

21 00年 9月( ) 2第 9期上第 4卷

c mp st s b d i o f a tf il p n i g c n r s t i- o o i y a d t n o r i ca i nn e te o n o e i i

2 o o d o L R,Ru za ,W o g T, ta .Co a io 2 M t wi l d ik M K n e 1 mp rs n o h r p r is a d mir s r c u e o i b u 4 tt n u ft e p o e t n c o tu t r f n o im- 7 ia i m e s p r o d c o t g e i n o - a n t s

石墨烯的特性及应用

陶庭兴

（安徽大学 物理与材料科学学院 安徽 合肥230039）

摘要：石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，自2004年首次被发现以来，由于其特殊的单原子层结构及独特的物理、化学特性，迅速成为目前材料科学与凝聚态物理研究的一个热点。本文介绍了近年对于石墨烯的一些研究进展，包括石墨烯的结构特点及各方面的应用，最后对相关领域的发展前景也做了一定展望。

关键词： 石墨烯；碳；迁移率；应用

The characteristics and application of graphene

Tao Ting-xing

School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China

Abstract Graphene is the free-standing two-dimensional atomic which was first found in 2004 and has been attracting much attention on the horizon of materians science and condensed-

部分氢化石墨烯和溴化石墨烯的合成

通过氧化石墨烯和苯硼酸之间的一个有趣的反应，部分氢化石墨烯是很容易被制备的。这种部分氢化石墨烯可以通过随后的自由基夺氢反应来合成溴化石墨烯。 引言

由于石墨烯独特的性能，它在理论研究和应用方面均已经引起高度重视。石墨烯衍生物

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为开发石墨烯的应用提供了更多的可能性。石墨烯的直接官能团化反应是通过C–C键从sp

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到sp构型的结构改造，它是一种有效的策略来生成石墨烯的衍生物。新的石墨烯衍生物，如氢化石墨烯和氯化石墨已成功制备，它们是采用石墨烯作为基质通过用等离子体氢化或直接氯化制备的。然而，通过各种化学转换的氧化石墨烯的化学改性对于大规模合成石墨烯衍生物是更可取的。在这项研究中，我们报告一个有效的化学路线从氧化石墨烯制备部分氢化石墨烯，并通过后来的自由基夺氢反应第一次获得了一种新的溴代石墨烯衍生物。 实验

（一）部分氢化石墨烯的制备

氧化石墨是通过Hummers方法制备的，并在水中超声脱落成氧化石墨烯。通常情况下，加苯硼酸（36mmol），氢氧化钠（120mmol）和去离子水（200mL），搅拌5分钟，之后加入

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120 mL氧化石墨烯的悬浮液（~ 14 mg? mL）。这种混合液在100℃下搅拌6小时。部分氢化石

改进的Hummers法制备氧化石墨

改进的Hummers法制备氧化石墨:在冰水浴中装配好500 ml的反应瓶，将5 g石墨粉和5 g硝酸钠与200 ml浓硫酸混合均匀，搅拌下加入25 g高氯酸钾，均匀后，再分数次加入15 g高锰酸钾，控制温度不超过20 ℃，搅拌一段时间后，撤去冰浴，将反应瓶转移至电磁搅拌器上，电磁搅拌持续24 h。之后，搅拌下缓慢加入200 ml去离子水，温度升高到98 ℃左右， 搅拌20 min后，加入适量双氧水还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。然后分次以10000 rpm转速离心分离氧化石墨悬浮液，并先后用5%HCl溶液和去离子水洗涤直到分离液pH=7。将得到的滤饼真空干燥即得氧化石墨。氧化石墨的制备工艺流程如图3-1所示。

注：低温反应(＜20℃)中，由于温度很低，硫酸的氧化性比较低，不足以提供插层反应的驱

动力，所以，石墨烯原先没有被氧化。当加入高锰酸钾后，溶液的氧化性增强，石墨烯的边缘首先被氧化。随着氧化过程的进行和高锰酸钾加入量的增加，石墨里的碳原子平面结构逐渐变成带有正电荷的平面大分子,边缘部分因氧化而发生卷曲。此时，硫酸氢根离子和硫酸分子逐渐进入石墨层间,形成硫酸-石墨层间化合物。中温反应(＜40℃)时，硫酸

石墨烯的特性及应用

陶庭兴

（安徽大学 物理与材料科学学院 安徽 合肥230039）

摘要：石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，自2004年首次被发现以来，由于其特殊的单原子层结构及独特的物理、化学特性，迅速成为目前材料科学与凝聚态物理研究的一个热点。本文介绍了近年对于石墨烯的一些研究进展，包括石墨烯的结构特点及各方面的应用，最后对相关领域的发展前景也做了一定展望。

关键词： 石墨烯；碳；迁移率；应用

The characteristics and application of graphene

Tao Ting-xing

School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China

Abstract Graphene is the free-standing two-dimensional atomic which was first found in 2004 and has been attracting much attention on the horizon of materians science and condensed-

石墨烯的研究

材料化学课程论文

石墨烯的研究

——材料化学课程论文

石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，它可看作是构建其它维数碳质材料( 如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨) 的基本单元( Scheme 1) 。石墨烯具有许多奇特而优异的性能: 如杨氏模量( 约1100 GPa) 、热导率( 约5000 J /( m·K·s) ) 、载流子迁移率( 2 × 105 cm2 /( V·s) )以及比表面积( 理论计算值2630 m2 /g) 等均比较高，还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和激子带隙等现象。这些优异的性能和独特的纳米结构，使石墨烯成为近年来广泛关注的焦点。最近, 在低填料性质上石墨烯一个惊人的进步使得石墨烯同时招致学界和业界的关注。不同的有机聚合物已被用来制作石墨烯填充聚合物基纳米复合材料。基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能，具有广阔的应用前景。本文将阐述石墨烯材料化学的最新研究进展，主要包括石墨烯的化学制备、表面修饰及基于石墨烯的复合材料。在基于石墨烯的纳米复合材料方面，着重介绍了石墨烯与有机高聚物、无机纳米粒子以及其它碳基材

碳材料领域专家盘点（石墨烯及碳纳米材料）

本文为大家主要盘点石墨烯及碳纳米材料领域的部分专家，供大家参考，排名不分先后，如有遗漏欢迎补充指正。 Andre Geim 石墨烯发现者、2010年诺贝尔奖获得者、欧盟石墨烯旗舰计划战略委员会主任。 刘忠范 中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授、北京石墨烯研究院院长 主要从事低维材料与纳米器件、分子自组装以及电化学研究。发展了纳米碳材料的化学气相沉积生长方法学，建立了精确调控碳纳米管、石墨烯等碳材料结构的系列生长方法，发明了碳基催化剂、二元合金催化剂等新型生长催化剂，提出了新的碳纳米管“气-固”生长模型等。 刘兆平 中科院宁波材料所高级研究员，博士生导师 主要从事石墨烯和动力锂离子电池及其材料技术等。 许建斌 香港中文大学电子工程系教授，材料科学与技术研究中心主任 主要从事石墨烯及新型二维固态半导体电子及光电子材料与器件探讨；纳米技术在固态电子材料和器件中的应用（如扫描探针显微术和近场显微术， 纳米材料和器件构筑与表征）等。 王立平 中科院宁波材料所研究员，博士生导师 主要从事新型强润一体化以及耐磨蚀

功能化石墨烯纳米复合物的制备及性能研究

【摘要】：石墨烯为最薄的、具有二维蜂窝状晶体结构的碳质新材料,因其具有独特的光学、电学、力学和热学特性而备受化学及材料领域研究人员的广泛关注。本论文以石墨氧化物为前驱体,采用几种不同的方法合成了一系列功能化石墨烯纳米复合材料,利用各种分析技术对功能化石墨烯的形貌、结构进行了表征,研究了其作为电极修饰材料在电化学传感和电化学聚合方面的应用。第一章：介绍了碳材料发展简史,综述了石墨烯的制备、功能化及其在传感器等方面的应用。第二章：基于中性红染料中的氨基官能团,通过酰氯化和胺化反应制备了中性红功能化的石墨烯(NR-FGN)杂化材料。采用紫外-可见光谱(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR).拉曼光谱、XRD、透射电子显微镜(TEM)、电化学阻抗(EIS)等方法对合成的功能化石墨烯材料进行了表征。研究表明：将中性红键合到石墨烯片层上,不仅改善了石墨烯的溶解性和稳定性,而且增强了电子转移速率,对尿酸显示了良好的电催化性能。在pH5.0的磷酸盐缓冲液中,尿酸的氧化峰电流与其浓度在0.125～12.25gM范围内呈现良好的线性关系(Ip=0.06689+0.02899C,R=0.9927),检出限为0.06