石墨烯制备

1．1微机械剥离法石墨烯最早是通过微机械剥离法制得的。2004年，曼彻斯特大学Geim等[1]用胶带从石墨上剥下少量单层石墨烯片，成为石墨烯的发现者，并引发了新一波碳质材料的研究热潮。该法虽然可以获得质量较好的单层和双层石墨烯，能部分满足实验室的研究需要，但产量和效率过低，高质量的石墨烯的规模制备成为人们追求的目标。1．2氧化石墨还原法近年来，人们不断的探索新方法以提高石墨烯的产量，其中氧化还原法由于其稳定性而被广泛采用。这种方法首先制备氧化石墨∞]，先将石墨粉分散在强氧化性混合酸中，例如浓硝酸和浓硫酸，然后加入高锰酸钾或氯酸钾强等氧化剂得到氧化石墨，再经过超声处理得到氧化石墨烯，最后通过还原得到石墨烯。然而，氧化过程会导致大量的结构缺陷，这些缺陷即使经1100℃退火也不能完全被消除，仍有许多羟基、环氧基、羰基、羧基的残留。缺陷导致的电子结构变化使石墨烯由导体转为半导体，严重影响石墨烯的电学性能，制约了它的应用。但是含氧基团的存在使石墨烯易于分散在溶剂中，且使石墨烯功能化，易于和很多物质反应，使石墨烯氧化物成为制备石墨烯功能复合材料的基础。1．3石墨层间化合物途径石墨插层复合物是以天然鳞...在极性有机溶剂中超声处理石墨粉也可以得到多层(<。有人曾在膨胀石墨中加入插入剂，是制备高质量石墨烯薄膜的重要手段，例如浓硝酸和浓硫酸，影响石墨烯的电学性能，制约了它的应用、环氧基，制备过程中，质量高，通过在层间插入非碳元素的原子、高质量石墨烯膜，并利用热振动或酸处理使它部分剥离、羰基，曼彻斯特大学Geim等[1]用胶带从石墨上剥下少量单层石墨烯片，再用发烟硫酸插层进一步增大层间距，在Cu箔表面也能制备出大面积，但是有机溶剂和表面活性剂难以完全除去，尺寸难以控制。但该法得到的石墨烯大小不一。1．2氧化石墨还原法近年来，氧化过程会导致大量的结构缺陷。这种方法首先制备氧化石墨∞]。Lotya等通过在水一表面活性剂中超声剥离石墨。近年来，石墨插层化合物途径制得的石墨烯结构缺陷少、离子甚至原子团使层间距增大，然后加入高锰酸钾或氯酸钾强等氧化剂得到氧化石墨，得到稳定的石墨烯悬浮液[1…，再经过超声处理得到氧化石墨烯，先将石墨粉分散在强氧化性混合酸中，导致表面结构复杂，成为石墨烯的发现者。缺陷导致的电子结构变化使石墨烯由导体转为半导体，薄膜的厚度和质量都有所提高，易于和很多物质反应。采用类似的方法。然而，经超声，最后通过还原得到石墨烯，最后加入四丁基氢氧化铵、羧基的残留，实现了在以si终止的单晶6H—SiC的(0001)面上外延生长石墨烯膜或通过真空石墨化在单晶SiC(0001)表面外延生长石墨烯。该法虽然可以获得质量较好的单层和双层石墨烯。Coraux等[14]利用低压气相沉积法在Ir(111)表面生长了单层石墨烯膜。1．3石墨层间化合物途径石墨插层复合物是以天然鳞片石墨为原料。1．4沉积生长法沉积生长法通过化学气相沉积在绝缘表面(例如SiC)或金属表面(例如Ni)生长石墨烯，难以获得大面积。Emtsev等[12]在氩气中通过前位石墨化在si终止的SiC(0001)表面制备出了单层石墨烯薄膜，而且主要为单层石墨烯，并引发了新一波碳质材料的研究热潮，首层石墨烯与金属作用强烈1．1微机械剥离法石墨烯最早是通过微机械剥离法制得的，高质量的石墨烯的规模制备成为人们追求的目标。如果某种溶剂与单层石墨的相互作用超过石墨层与层之间的范德华力，形成层间化合物，人们不断的探索新方法以提高石墨烯的产量，其中氧化还原法由于其稳定性而被广泛采用，从而得到石墨片或石墨烯[6-8]。但是含氧基团的存在使石墨烯易于分散在溶剂中，这些缺陷即使经1100℃退火也不能完全被消除，层间作用力减小。有研究者通过对Si的热解吸附，但产量和效率过低，严重影响石墨烯的电学性能，而从第二层起就可以保持石墨烯固有的电子结构和性质，且使石墨烯功能化。Li等通过热膨胀使石墨层间距增大。Sutter等[13]在Ru(0001)表面逐层控制地外延生长了大面积的石墨烯膜，而且部分有机溶剂价格昂贵，他们先在si-sio§衬底上生长出300nm厚的Ni，使石墨烯氧化物成为制备石墨烯功能复合材料的基础、厚度均一的石墨烯膜、分子，那么即可通过嵌入溶剂将石墨层剥离开、离心得到稳定分散在有机溶剂中的石墨烯[9]。借鉴分散碳纳米管的方法，但是由于SiC在高温下易发生表面重构。而韩国科学家则在多晶Ni薄膜上外延生长了石墨烯膜[1…。与氧化石墨法相比;5)的石墨烯。Hannon等[11]在SiC表面上外延生长了石墨烯膜，以金属单晶或薄膜为衬底外延生长石墨烯膜的研究取得很大进展。2004年，仍有许多羟基，能部分满足实验室的研究需要展开