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入物质与石墨混合反应得到的。插入物质使石墨层间的作用力被削弱。通过进一步的超声和离心处理便可得到石墨烯片。此方法制备出的石墨片,其厚度一般最小只能达到几十纳米,而且加入的强酸强碱等插层物质会破坏石墨烯的sp2结构,导致它的物理和化学性能受到影响。
1.4氧化石墨还原法
氧化石墨还原法是目前制备石墨烯最热门的方法。石墨在溶液中于某种条件下能与强氧化剂反应,被氧化后在其片层间带上羰基、羟基等基团,使石墨层间距变大成为氧化石墨。片层氧化石墨经过适当的超声波震荡处理,极易在水溶液或者有机溶剂中分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液,再用硼氢化钠去除氧化石墨
f烯上的部分含氧官能团,然后对氧化石墨烯进行磺化处理,防止石墨烯团聚,最后用肼还原去除剩余的含氧官能团。虽然经过强氧化剂完全氧化过的石墨并不一定能够完全还原,导致其一些物理、化学等性能损失尤其是导电性,但是,这种方法简便且成本较低,可以制备出大量石墨烯。
除了以上几种方法,还有球磨法、爆炸法,以及通过超声剥离膨胀石墨的方法。但这几种方法不能彻底地剥离石墨及氧化石墨片层结构,大部分为多层结构。
二、石墨烯的结构
石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯中电子受到的干扰也非常小。另外,研究也发现,尽管只有单层原子厚度,但石墨烯有相当的不透明度:可以吸收大约23的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。美国哥伦比亚大学两名华裔科学家最近发现,铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体,竟然比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。有科学家曾今实现过,建造一架太空电梯,这样就可以利用它轻松加愉快的把人类送上太空,而不再是使用航天飞机这种高成本工具。而石墨烯的出现,就为这种太空电梯创造了可能。
三、石墨烯的特性
石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质,结构非常稳定。其完美的晶格结构,常被误认为很僵硬,但事实并非如此。石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时r
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