石墨烯资料.pptVIP

* 1.发现 石墨烯（Graphene）是2004年由英国曼彻斯特大学科斯提亚.诺沃谢夫(Kostya Novoselov)和安德烈.盖姆(Andre Geim)发现的，他们使用的事一种被称为机械微应力技术(micromechanical cleavage)的简单方法。正是这种简单的方法制备出来的简单物质——石墨烯推翻了科学界的一个长久以来的错误认识——任何二维晶体不能在有限的温度下稳定存在。现在石墨烯这种二维晶体不仅可以在室温存在，而且十分稳定的存在于通常的环境下。它不但是人们获得过的最薄的物质，也是最坚固的物质。 2010年，他们因发现了石墨烯而被授予科学界最高荣誉诺贝尔物理学奖！ 石墨烯材料的简介 　 石墨烯（Graphene） 是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状格结构的一种碳质新材料，厚度只有0.335纳米，是构建其他维数碳质材料（如零位富维勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元，具有极好的结晶性、力学性能和电学质量。 2.结构 　强度最大最坚硬：有史以来被证实的强度最高的的材料,比钻石还坚硬，其强度可达130 GPa，是钢的100多倍，，其断裂强度达到了惊人的42NM-1； 最好的导电性:石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。; 最好的导热性:热导率可达5000W/ m·K，是室温下纯金刚石的 3倍。石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍； 出色的电子输运性:碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献一个未成键的π电子，这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道，π电子可在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性。此外，石墨烯是具有零带隙的能带结构。室温下较高的电子迁移率（15000cm2.V-1.S-1）； 柔韧性:石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。这样，碳原子就不需要重新排列来适应外力，这也就保证了石墨烯结构的稳定。 3.特性 4.石墨烯在锂离子电池中的应用 低成本石墨烯电池 或将实现“快速充电” 10分钟就能完成充电，还不损害电池使用寿命 ；利用石墨烯制成的石墨烯动力锂电池，电池极片的导电性能更高，电池内的电阻更小，蓄电能力、快速充放电能力比普通锂离子电池强得多 。 5 石墨烯的制备方法 机械方法 微机械剥离法 取向附生法 外延生长法 2.1 微机械剥离法 微机械剥离法是最简单的一种方法，即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。英国曼彻斯特大学的Gim等于2004年用微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。 具体工艺如下：Geim等利用离子束首先在1mm厚的高定向热解石墨（HOPG）表面用氧等离子刻蚀进行离子刻蚀。在表面刻蚀出宽20 μm～2mm、深5μm的微槽，并将其用光刻胶粘到玻璃衬底上，然后用透明胶带进行反复撕揭，将多余的HOPG去除，随后将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中超声。再将单晶硅片放入丙酮溶剂中，将单层石墨烯“捞出”。 2.2 取向附生法 取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在 1150℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的一层石 墨烯。第一层覆盖 80%后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。 2.3 外延生长法 外延生长法是利用生长基质的结构“种”出石墨烯。该方法一般是通过加热6H-SiC单晶表面，脱附Si原子制备出石墨烯。先将6H-SiC单晶表面进行氧化或H2刻蚀预处理，在超高真空下(1.33×10-8Pa)加热至1000℃去除表面氧化物，通过俄歇电子能谱(Auger electron spectroscopy)确认氧化物已完全去除后，样品再加热至1250-1450℃并恒温10-20 min，所制得的石墨烯片层厚度主要由这一步骤的温度所决定。 *