石墨烯納米帶(GrapheneNanoribbons,GNRs)具有帶隙精確可調(diào)的特性,以及在光學(xué),、電學(xué),、磁學(xué)方面表現(xiàn)出的優(yōu)異性質(zhì),使其在晶體管、量子器件等應(yīng)用中具有廣闊前景,。其中,,石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)(GNRHeterojunctions)通過(guò)將不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的GNRs相結(jié)合,從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其帶隙和局部性質(zhì)的進(jìn)一步調(diào)控,。此外,,石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)還能夠在異質(zhì)界面上構(gòu)建獨(dú)特性質(zhì)的拓?fù)潆娮酉啵@為其在未來(lái)的量子器件應(yīng)用領(lǐng)域提供了巨大潛力,。然而,,由于缺乏高效可行的合成策略,精細(xì)且可控的合成石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)仍然是石墨烯納米帶研究領(lǐng)域所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一,。近日,,德累斯頓工業(yè)大學(xué)、馬普微結(jié)構(gòu)物理研究所的馮新亮/馬驥團(tuán)隊(duì)利用一種新型的鏈增長(zhǎng)聚合策略,,通過(guò)可控的鈴木催化劑轉(zhuǎn)移聚合(SCTP)和隨后的肖爾反應(yīng),,成功合成了一種同時(shí)具有N=9扶手椅型(Armchair)邊緣和人字形(Chevron)的GNR異質(zhì)結(jié)(9-AGNR/cGNR)。 氧化石墨烯濾餅(SE2430W,、SE243PW,、SE243EW),。福建石墨烯導(dǎo)電
石墨烯***發(fā)現(xiàn)是用膠帶一層層粘下來(lái)的,。石墨烯的發(fā)現(xiàn)可以追溯到2004年,由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫以及荷蘭的斯圖爾特·帕克共同發(fā)現(xiàn),。教授的發(fā)現(xiàn)源于對(duì)石墨材料進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),。教授們采用了一種特殊的方法,使用膠帶將石墨片層層撕離,,**終得到了非常薄的一層石墨片,。通過(guò)對(duì)這層石墨片的觀察和研究,教授們發(fā)現(xiàn)這個(gè)材料具有非常特殊的性質(zhì),。石墨烯是一種只有一個(gè)原子層厚度的二維碳材料,,由碳原子以六角晶格結(jié)構(gòu)排列組成。它具有一些非常獨(dú)特的性質(zhì),,比如極高的電導(dǎo)率,、優(yōu)異的熱導(dǎo)率、強(qiáng)度高,、柔韌性好等,。這些特性使得石墨烯成為研究領(lǐng)域中的熱門材料,并在納米科技,、電子學(xué),、能源存儲(chǔ)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。蓋姆、諾沃肖洛夫和帕克因?yàn)閷?duì)石墨烯的發(fā)現(xiàn)和研究做出的貢獻(xiàn),,于2010年被授予了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),。教授們的工作奠定了石墨烯研究的基礎(chǔ),并為未來(lái)的石墨烯應(yīng)用開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。 福建石墨烯導(dǎo)電石墨烯可提高涂層的附著力,,降低漆膜厚度,使漆膜更加耐磨,,使用壽命長(zhǎng),。
石墨烯的研究熱潮也吸引了國(guó)內(nèi)外材料植被研究的興趣,石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有:機(jī)械剝離法,、化學(xué)氧化法,、晶體外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法,、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等,。1、微機(jī)械剝離法2004年,,Geim等***用微機(jī)械剝離法,,成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測(cè)到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測(cè)到其形貌,,揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因,。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯,但存在產(chǎn)率低和成本高的不足,,不滿足工業(yè)化和規(guī)?;a(chǎn)要求,目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備,。2,、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在規(guī)?;苽涫┑膯?wèn)題方面有了新的突破,。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面,進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù),。麻省理工學(xué)院的Kong等,、韓國(guó)成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡(jiǎn)易沉積爐,,通入含碳?xì)怏w,,如:碳?xì)浠衔铮诟邷叵路纸獬商荚映练e在鎳的表面,形成石墨烯,,通過(guò)輕微的化學(xué)刻蝕,,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜,。
石墨烯由sp2雜化碳原子連接而成,是二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)晶體,,電子可以自由移動(dòng),,電子傳輸性能良好。石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用主要涉及電池正極材料,、負(fù)極材料以及導(dǎo)電劑三個(gè)方面,。在石墨烯作為電池正極材料時(shí),利用表面含氧官能團(tuán)等優(yōu)勢(shì)提高鋰離子電池的倍率性能,,且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,;作為電池負(fù)極材料時(shí),獨(dú)特納米片層結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建有效“點(diǎn)—面”導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),,提供存儲(chǔ)空間,,提高比容量并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速充電放電;作為導(dǎo)電劑使用,,以石墨烯為添加劑加入到傳統(tǒng)導(dǎo)電劑中,,可以顯著提高鋰電池中鋰離子的嵌鋰速度,提升導(dǎo)電劑的導(dǎo)電,、放電性能,,改善循環(huán)。石墨烯由sp2雜化碳原子連接而成,,是二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)晶體,,電子可以自由移動(dòng),電子傳輸性能良好,。石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用主要涉及電池正極材料,、負(fù)極材料以及導(dǎo)電劑三個(gè)方面,。在石墨烯作為電池正極材料時(shí),,利用表面含氧官能團(tuán)等優(yōu)勢(shì)提高鋰離子電池的倍率性能,且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,;作為電池負(fù)極材料時(shí),,獨(dú)特納米片層結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建有效“點(diǎn)—面”導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),提供存儲(chǔ)空間,,提高比容量并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速充電放電,;作為導(dǎo)電劑使用,以石墨烯為添加劑加入到傳統(tǒng)導(dǎo)電劑中,,可以顯著提高鋰電池中鋰離子的嵌鋰速度,。 石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料具備優(yōu)異的抗靜電性能和阻燃性能。
納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料,。分散相既可以由碳原子組成,,也可以由異種原子(非碳原子)組成,,甚至可以是納米孔。納米碳材料主要包括四種類型:石墨烯,、碳納米管,,碳納米纖維,納米碳球,。碳元素是自然界中存在的與人類**密切相關(guān),、**重要的元素之一,它具有SP,、SP2,、SP3雜化的多樣電子軌道特性,在加之SP2的異向性導(dǎo)致晶體的各向?qū)院推渌帕械母飨驅(qū)?。因此以碳元素?**構(gòu)成元素的碳素材料具有各式各樣的性質(zhì),,并且新碳素相合新碳素材料還不斷被發(fā)現(xiàn)和人工制得。事實(shí)上,,沒(méi)有任何元素能像碳這樣作為單一元素可形成像三維金剛石晶體,、二維石墨層片、一維卡賓和碳納米管,、零維富勒烯分子等如此之多的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)完全不同的物質(zhì),。表1給出了碳的化學(xué)鍵合及其形成的各種典型有機(jī)物、無(wú)機(jī)物和碳相的例子,。 常州第六元素是專業(yè)從事石墨烯研發(fā),、生產(chǎn)及銷售的專精特新小巨人企業(yè)。北京石墨烯導(dǎo)電劑
石墨烯化學(xué)探測(cè)器的靈敏度可以與單分子檢測(cè)的極限相比擬,。福建石墨烯導(dǎo)電
大規(guī)模制備高質(zhì)量的石墨烯晶體材料是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),發(fā)展簡(jiǎn)單可控的化學(xué)制備方法是一種方便,、可行的途徑,這需要化學(xué)家們長(zhǎng)期不懈的探索和努力;石墨烯的化學(xué)修飾包括:將石墨烯進(jìn)行化學(xué)改性、摻雜,、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,,發(fā)展出石墨烯及其相關(guān)材料(grapheneandrelatedmaterials),來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用,。石墨烯的表面化學(xué)性能:由于石墨烯晶體獨(dú)特的原子和電子結(jié)構(gòu),,氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象,這將為表面化學(xué)特別是表面催化研究提供一個(gè)獨(dú)特的模型表面;同時(shí)石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu),,可以作為一個(gè)理想的催化劑載體,,金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個(gè)全新的模型催化研究體系。 福建石墨烯導(dǎo)電