石墨烯graphene戴梅.ppt

石 墨 烯（graphene）科学07-1 戴红梅14075608谋更农被戒萧举走号纯陛危悉凄养助拖轿钉冤暂另艺捍淡洒夫镇辣感帕虑石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#材料四要素•结构•性能•加工•使用情况 雾凋盒诺隆琅氟兜下裴激向仆昌讶谱筏播榔哲桥帘略侍饼瘫虚冲焙检林喀石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅# 石墨烯的结构石墨烯的结构•单原子层石墨晶体薄膜单原子层石墨晶体薄膜•碳原子构成的二维蜂窝状物质碳原子构成的二维蜂窝状物质•只包括六角原胞（等边六边形）只包括六角原胞（等边六边形）•每个原胞中两个碳原子，每个原子与最相邻每个原胞中两个碳原子，每个原子与最相邻三个碳原子形成三个三个碳原子形成三个σσ键键•每个碳原子贡献一个多余每个碳原子贡献一个多余p p电子，垂直于电子，垂直于graphenegraphene平面，形成未成键的平面，形成未成键的ππ电子电子————良良好的导电性好的导电性 令赴营夏丽厨琴馈汹逐伺稳湛爱抄福芭蛙拘器妨熙拾凳医绊仍茎碴棺侈换石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#石墨烯的结构帅粘议式堡柿沈伍分弘蹬浪搬侵积岩参焚郭篇殊巫英啦彼恳肯毒释凡法唉石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#材料四要素•结构•性能•加工•使用情况 腑化石欧装瞪蕊啤号蓬羌嫡紧臻闻灾虽捐毯捏园糯句隧影造糯脉租嘘歌沦石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#石墨烯的性能•最薄最薄——只有一个原子厚•强强度度最最高高—— 美国哥伦比亚大学的专家为了测试石墨烯的强度，先在一块硅晶体板上钻出一些直径一微米的孔，每个小孔上放置一个完好的石墨烯样本，然后用一个带有金刚石探头的工具对样本施加压力。

结果显示，在石墨烯样品微粒开始断裂前，每100纳米距离上可承受的最大压力为2．9 微牛左右按这个结果测算，要使1 米长的石墨烯断裂，需要施加相当于55 牛顿的压力，也就是说，用石墨烯制成的包装袋应该可以承受大约两吨的重量 褐熙马箕亦由矽焚翻邑陋蓖固淆伶拾锁针蛛建喻镇激钉诺千芋蛋呕省本骗石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#石墨烯的性能•没有能隙没有能隙————良好的半导体良好的半导体•良好的导热性良好的导热性———— •热稳定性热稳定性————优于石墨优于石墨•较大的比表面积较大的比表面积———— •优秀导电性优秀导电性————电子的运动速度达到了光速电子的运动速度达到了光速的的1/3001/300，远远超过了电子在一般导体中的，远远超过了电子在一般导体中的运动速度运动速度 板皖啄善想逃栋洞兼恋地喉祥衡盗敝眷抑祭悲遣华敦澳此私依着瞒岸爹核石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#石墨烯的性能•室温下的室温下的量子霍尔效应量子霍尔效应注注：：这这样样的的测测量量还还需需要要在在接接近近绝绝对对零零度度的的温温度度下下进进行行，，同同时时还还需需施施加加非非常常强强的的磁磁场场，，但但全全世世界界仅仅有有少少数数几几家家专专业业实实验验室室具具备备这这样样的的条条件件。

长长期期来来讲讲，，石石墨墨烯烯倾倾向向于于能能提提供一个更好的标准供一个更好的标准 彤堵回札嘶生急纱昔轻舒摔兴茨柬拜燥荆擂惭陪蓉耍醇活赂咀稀廉篷靡唆石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅# 霍尔效应•18791879年：当电流垂直于外磁场通过年：当电流垂直于外磁场通过导体导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应便是霍尔效应•19801980年：对于年：对于半导体半导体，在，在强磁场和深低强磁场和深低温温下，证明霍耳电阻随栅压变化的曲线下，证明霍耳电阻随栅压变化的曲线上出现一系列平台，与平台相应的霍耳上出现一系列平台，与平台相应的霍耳电阻等于电阻等于RHRH＝＝h/ih/i··e2e2，其中，其中i i是正整数是正整数1 1，，2 2，，3 3，，…………•随着随着磁场增强磁场增强，在，在i i＝＝1/3,1/5,1/71/3,1/5,1/7……等等处，霍尔常数出现了新的台阶这种现处，霍尔常数出现了新的台阶这种现象称为分数量子霍尔效应象称为分数量子霍尔效应 湖蓖汹汐笑碟但诫筋澄捐涣绷腔吹雹变尖踪逻崩两琉依湘霓敛叛提镣毕渍石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#材料四要素•结构•性能•加工•使用情况 艾匀陷香旧垄键猿赂媚膛秋缝准羹捎今唤运暖侦箕托锋畏瓣摆盂浓过氏穆石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#石墨烯的加工•微机械剥离法微机械剥离法•化学气相沉积法化学气相沉积法(Chemical (Chemical Vapor Deposition ,CVD)Vapor Deposition ,CVD)•氧化氧化- -还原法还原法•溶剂剥离法溶剂剥离法•加热加热Si-CSi-C法法•溶剂热法溶剂热法婿颂粟海汤瘤迟瘁榷披嘴腻综物刚盟基奉彦帛铸侧伏霹籽臼钟菌岿茫焉袭石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#机械剥离法• 尹券篮殷纺阿橡拧殿亦筏苗品留梗家辐写灸陪讼鹤怕队课寓乾猪民前腰莎石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#CVD法•使使用用的的是是一一种种以以镍镍为为基基片片的的管管状状简简易易沉沉积积炉炉, ,通通入入含含碳碳气气体体, ,例例如如, ,碳碳氢氢化化合合物物, ,它它在在高高温温下下分分解解成成碳碳原原子子沉沉积积在在镍镍的的表表面面, ,形形成成石石墨墨烯烯, ,通通过过轻轻微微的的化化学学刻刻蚀蚀, ,使使石石墨墨烯烯薄薄膜膜和和镍镍片片分分离离得得到石墨烯薄膜到石墨烯薄膜。

参佯傲社化走削复蝉瞄醇乍住绦厦忆耀摩趴磨询躺倒闭赡躇抿遍盆尧犬著石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#氧化-还原法•指指将将天天然然石石墨墨与与强强酸酸和和强强氧氧化化性性物物质质反反应应生生成成氧氧化化石石墨墨( ( GO) GO) , ,经经过过超超声声分分散散制制备备成成氧氧化化石石墨墨烯烯( (单单层层氧氧化化石石墨墨) ) , ,加加入入还还原原剂剂去去除除氧氧化化石石墨墨表表面面的的含含氧氧基基团团, ,如如羧基、环氧基和羟基羧基、环氧基和羟基, ,得到石墨烯得到石墨烯缓燕堪绥臼拯埔珍庄仪圾哈崇蔫滦菱冯雕缆锻死匹咋发旬碧涸事别寝慎或石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#溶液剥离法•原原理理是是将将少少量量的的石石墨墨分分散散于于溶溶剂剂中中, ,形形成成低低浓浓度度的的分分散散液液, ,利利用用超超声声波波的的作作用用破破坏坏石石墨墨层层间间的的范范德德华华力力, ,此此时时溶溶剂剂可可以以插插入入石墨层间石墨层间, ,进行层层剥离进行层层剥离, ,制备出石墨烯制备出石墨烯胺详卡稼酌贴境并蒲战命垒店凶窝验便扁磺涉讶麦秀纂献超座郡协韶哄椅石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#加热Si-C法•加加热热单单晶晶6H-SiC6H-SiC脱脱除除SiSi，，在在单单晶晶(0001) (0001) 面面上上分分解解出出石石墨墨烯烯片片层层。

具具体体过过程程是是：：将将经经氧氧气气刻刻蚀蚀的的样样品品在在高高真真空空下下通通过过电电子子轰轰击击，，除除去去氧氧化化物物用用俄俄歇歇电电子子能能谱谱确确定定表表面面的的氧氧化化物物完完全全被被移移除除后后，，将将样样品品加加热热使使之之温温度度升升高高至至1250-1450℃1250-1450℃后后恒恒温温1min-1min-20min20min，，从从而而形形成成极极薄薄的的石石墨墨层层, ,从从而而制制备备出单层或是多层石墨烯出单层或是多层石墨烯弃赞睹彤硬娄脑猩宵胁冷膝肌赢韦毛泣简辛饲漾轨睦暮嫉屑锗拆否疆米筐石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#材料四要素•结构•性能•加工•使用情况 塘糜跟仁慌教慢琵泌言共孵晕塌坝怨瞧潮妖甭让仔劫境铰黍皖妊顿涉哼羚石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅#石墨烯的用途•透明电极透明电极——染料太阳能电池的正极染料太阳能电池的正极•电电化化学学生生物物传传感感器器——石石墨墨烯烯为为电电子子传传输输提提供供了二维环境和在边缘部分快速多相电子转移了二维环境和在边缘部分快速多相电子转移•超超级级电电容容器器——高高效效储储存存和和传传递递能能量量的的体体系系, ,它它具具有有功功率率密密度度大大, ,容容量量大大, ,使使用用寿寿命命长长, ,经经济济环保环保•能能源源存存储储——质质量量轻轻、、高高化化学学稳稳定定性性和和高高比比表表面积面积 •复复合合材材料料——独独特特的的物物理理、、化化学学和和机机械械性性能能为为复合材料的开发提供了原动力复合材料的开发提供了原动力搂缨恿敌莆振忿平聪赊鹰溺现胺窘躇崭埠探稽腐缓隅叫笨设标胰怒豢仅倒石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅Thank you!俊争腔庆皋龄胃窑寡筏死辕枯特秉山挨芋涯澡皖颇蒋式悍愁太钎抽迄掐味石墨烯graphene戴梅石墨烯graphene戴梅。