工作者较早开展了石墨烯制备的研究工作。化学气相沉积法是一种制备
f大面积石墨烯的常用方法。目前大多使用烃类气体如CH4、C2H2、C2H4等作为前驱体提供碳源也可以利用固体碳聚体提供碳源如Su
等利用化学气相沉积法将聚合物薄膜沉积在金属催化剂基体上制备出高质量层数可控的石墨烯。与化学气相沉积法相比等离子体增强化学气相沉积法可在更低的沉积温度和更
短的反应时间内制备出单层石墨烯。此外晶体外延生长法通过加热单晶6HSiC
脱除Si从而得到在SiC表面外延生长的石墨烯。但是SiC晶体表面在高温过程中会发生重构而使得表面结构较为复杂因此很难获得大面积、厚度均一的石墨烯。而溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点也越来越受研究
人员的关注。相比于其他方法通过有机合成法可以制备无缺陷且具有确定结构的石墨烯纳米带。与上述自下而上的合成方法不同自上而下的方法可提高石墨烯产率并且易于制备。如简单易行的化学剥离法和氧化石墨还原法后者已成为实验室制备石墨烯最简单的方法。而接下来发展的溶剂剥离法比氧化还原法毒性小并且不会破坏石墨烯的结构。除化学还原法外也可通过电化学方法将石墨氧化物还原成石墨烯但该法制备得到的石墨烯中C和O原子比值较低。此外微波法也被用来制备石墨烯。
12石墨烯的性质
石墨烯特殊的结构赋予了其非常特殊的性质主要表现在以下几个方面
1密度低、比表面积大。石墨烯二维结构中每个碳原子为三个六元环做共用即每个六元环仅2个碳原子其面积约为0052
m2由此可计算出石墨烯的面密度仅为077mgm2石墨烯由单原子构成使其具有非常大的比表面积理
论计算值高达2600m2g。
2良好的光学性能。单层石墨烯的厚度为0335
m所以石墨烯的透光性非常好。理论计算机实验结果表明单层石墨烯的透光率约为977即吸光率
23。而且石墨烯的吸光率随着层数的增加呈线性增加。
3优异的导电性。石墨烯的价带和导带部分相重叠于费米能级处是能隙为零的半导体载流子可不通过散射在亚微米距离移动为目前发现电阻最小的材料。石墨烯内部电子运输抗干扰能力很强其电子迁移率室温下可超过
15000cm2Vs。单层石墨烯中载流子石墨烯的电子迁移率几乎不受化学掺杂和
温度的影响。石墨烯的氧化物氧化石墨烯与石墨烯相比又表现出迥异的电子结构研究计算显示随着石墨烯表面含氧基团的增加石墨烯从零带隙的半金属将转变为半导体完全氧化后则变为绝缘体石墨烯氧化物经还原后可以转变为导体。因此石墨烯的氧化过程能够r