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?,這為其在未來的量子器件應(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聚合策略,通過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的。石墨烯的發(fā)現(xiàn)可以追溯到2004年,由英國曼徹斯特大學(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。通過對這層石墨片的觀察和研究,教授們發(fā)現(xiàn)這個材料具有非常特殊的性質(zhì)。石墨烯是一種只有一個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κ┑陌l(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。教授們的工作奠定了石墨烯研究的基礎(chǔ),并為未來的石墨烯應(yīng)用開發(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。
石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(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)模化制備石墨烯的問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易沉積爐,通入含碳?xì)怏w,如:碳?xì)浠衔?,它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯,通過輕微的化學(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,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)電劑三個方面。在石墨烯作為電池正極材料時,利用表面含氧官能團(tuán)等優(yōu)勢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,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,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)電劑三個方面。在石墨烯作為電池正極材料時,利用表面含氧官能團(tuán)等優(yōu)勢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,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)探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。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獨(dú)特的模型表面;同時石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu),可以作為一個理想的催化劑載體,金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個全新的模型催化研究體系。 福建石墨烯導(dǎo)電