石墨烯制备与性能研究文献综述

 2021-10-24 15:25:29

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文 献 综 述2004年,英国曼彻斯特大学安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫等人[1]用机械微剥离法首次从石墨中剥离出稳定的单层石墨烯(graphene),发现石墨烯在室温下具有量子霍尔效应,震撼了整个物理界,引发了石墨烯的研究热潮[2]。

理想的石墨烯结构可以看作被剥离的单原子层石墨,以 sp2杂化碳原子形成的类六元环苯为基本结构单元并无限扩展的二维晶体材料,这是目前世界上最薄的材料。

这种特殊结构蕴含了丰富而新奇的物理现象,使石墨烯表现出优异的电学、光学、力学特性和良好的生物相容性,使得石墨烯在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景[3-7]。

有关石墨烯的制备方法, 国内外有较多的文献综述[4-6, 8-11]。

目前,石墨烯的制备方法主要有物理法和化学法。

物理法主要为微机械剥离法[15];化学法主要为外延生长法[12]、化学气相沉积法[13]和氧化还原法,根据氧化体系的差异可分为Hummers法、Brodie法和Staudenmaier法。

物理法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料,通过微机械剥离法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯,此法原料易得,操作相对简单,目前已被用于大规模制备石墨烯。

但是由于液相剥离法法单层率低、合成石墨烯层数不可控等缺点,单层石墨烯的大规模生产以化学法为主。

SiC外延生长法通过加热SiC (0001)单晶表面,使Si原子升华,从而得到石墨烯材料。

de Heer 等人在SiC表面上外延生长石墨烯,这种石墨烯可以通过光刻过程直接做成电子器件[16,17]。

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