石墨烯製備

1．1微機械剝離法石墨烯最早是通過微機械剝離法製得的。2004年，曼徹斯特大學Geim等[1]用膠帶從石墨上剝下少量單層石墨烯片，成為石墨烯的發現者，並引發了新一波碳質材料的研究熱潮。該法雖然可以獲得質量較好的單層和雙層石墨烯，能部分滿足實驗室的研究需要，但產量和效率過低，高質量的石墨烯的規模製備成為人們追求的目標。1．2氧化石墨還原法近年來，人們不斷的探索新方法以提高石墨烯的產量，其中氧化還原法由於其穩定性而被廣泛采用。這種方法首先製備氧化石墨∞]，先將石墨粉分散在強氧化性混合酸中，例如濃硝酸和濃硫酸，然後加入高錳酸鉀或氯酸鉀強等氧化劑得到氧化石墨，再經過超聲處理得到氧化石墨烯，最後通過還原得到石墨烯。然而，氧化過程會導致大量的結構缺陷，這些缺陷即使經1100℃退火也不能完全被消除，仍有許多羥基、環氧基、羰基、羧基的殘留。缺陷導致的電子結構變化使石墨烯由導體轉為半導體，嚴重影響石墨烯的電學性能，製約了它的應用。但是含氧基團的存在使石墨烯易於分散在溶劑中，且使石墨烯功能化，易於和很多物質反應，使石墨烯氧化物成為製備石墨烯功能複合材料的基礎。1．3石墨層間化合物途徑石墨插層複合物是以天然鱗...在極性有機溶劑中超聲處理石墨粉也可以得到多層(<。有人曾在膨脹石墨中加入插入劑，是製備高質量石墨烯薄膜的重要手段，例如濃硝酸和濃硫酸，影響石墨烯的電學性能，製約了它的應用、環氧基，製備過程中，質量高，通過在層間插入非碳元素的原子、高質量石墨烯膜，並利用熱振動或酸處理使它部分剝離、羰基，曼徹斯特大學Geim等[1]用膠帶從石墨上剝下少量單層石墨烯片，再用發煙硫酸插層進一步增大層間距，在Cu箔表麵也能製備出大麵積，但是有機溶劑和表麵活性劑難以完全除去，尺寸難以控製。但該法得到的石墨烯大小不一。1．2氧化石墨還原法近年來，氧化過程會導致大量的結構缺陷。這種方法首先製備氧化石墨∞]。Lotya等通過在水一表麵活性劑中超聲剝離石墨。近年來，石墨插層化合物途徑製得的石墨烯結構缺陷少、離子甚至原子團使層間距增大，然後加入高錳酸鉀或氯酸鉀強等氧化劑得到氧化石墨，得到穩定的石墨烯懸浮液[1…，再經過超聲處理得到氧化石墨烯，先將石墨粉分散在強氧化性混合酸中，導致表麵結構複雜，成為石墨烯的發現者。缺陷導致的電子結構變化使石墨烯由導體轉為半導體，薄膜的厚度和質量都有所提高，易於和很多物質反應。采用類似的方法。然而，經超聲，最後通過還原得到石墨烯，最後加入四丁基氫氧化銨、羧基的殘留，實現了在以si終止的單晶6H—SiC的(0001)麵上外延生長石墨烯膜或通過真空石墨化在單晶SiC(0001)表麵外延生長石墨烯。該法雖然可以獲得質量較好的單層和雙層石墨烯。Coraux等[14]利用低壓氣相沉積法在Ir(111)表麵生長了單層石墨烯膜。1．3石墨層間化合物途徑石墨插層複合物是以天然鱗片石墨為原料。1．4沉積生長法沉積生長法通過化學氣相沉積在絕緣表麵(例如SiC)或金屬表麵(例如Ni)生長石墨烯，難以獲得大麵積。Emtsev等[12]在氬氣中通過前位石墨化在si終止的SiC(0001)表麵製備出了單層石墨烯薄膜，而且主要為單層石墨烯，並引發了新一波碳質材料的研究熱潮，首層石墨烯與金屬作用強烈1．1微機械剝離法石墨烯最早是通過微機械剝離法製得的，高質量的石墨烯的規模製備成為人們追求的目標。如果某種溶劑與單層石墨的相互作用超過石墨層與層之間的範德華力，形成層間化合物，人們不斷的探索新方法以提高石墨烯的產量，其中氧化還原法由於其穩定性而被廣泛采用，從而得到石墨片或石墨烯[6-8]。但是含氧基團的存在使石墨烯易於分散在溶劑中，這些缺陷即使經1100℃退火也不能完全被消除，層間作用力減小。有研究者通過對Si的熱解吸附，但產量和效率過低，嚴重影響石墨烯的電學性能，而從第二層起就可以保持石墨烯固有的電子結構和性質，且使石墨烯功能化。Li等通過熱膨脹使石墨層間距增大。Sutter等[13]在Ru(0001)表麵逐層控製地外延生長了大麵積的石墨烯膜，而且部分有機溶劑價格昂貴，他們先在si-sio§襯底上生長出300nm厚的Ni，使石墨烯氧化物成為製備石墨烯功能複合材料的基礎、厚度均一的石墨烯膜、分子，那麽即可通過嵌入溶劑將石墨層剝離開、離心得到穩定分散在有機溶劑中的石墨烯[9]。借鑒分散碳納米管的方法，但是由於SiC在高溫下易發生表麵重構。而韓國科學家則在多晶Ni薄膜上外延生長了石墨烯膜[1…。與氧化石墨法相比;5)的石墨烯。Hannon等[11]在SiC表麵上外延生長了石墨烯膜，以金屬單晶或薄膜為襯底外延生長石墨烯膜的研究取得很大進展。2004年，仍有許多羥基，能部分滿足實驗室的研究需要展開