大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础,发展简单可控的化学制备方法是一种方便、可行的途径,这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰包括:将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,发展出石墨烯及其相关材料(grapheneandrelatedmaterials),来实现更多的功能和应用。石墨烯的表面化学性能:由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构,气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象,这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有完美的两维周期平面结构,可以作为一个理想的催化剂载体,金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。 石墨烯电池续航长、使用寿命也会更长。中国香港石墨烯研发
石墨烯纳米带(GrapheneNanoribbons,GNRs)具有带隙精确可调的特性,以及在光学、电学、磁学方面表现出的优异性质,使其在晶体管、量子器件等应用中具有广阔前景。其中,石墨烯纳米带异质结(GNRHeterojunctions)通过将不同拓扑结构的GNRs相结合,从而可以实现对其带隙和局部性质的进一步调控。此外,石墨烯纳米带异质结还能够在异质界面上构建独特性质的拓扑电子相,这为其在未来的量子器件应用领域提供了巨大潜力。然而,由于缺乏高效可行的合成策略,精细且可控的合成石墨烯纳米带异质结仍然是石墨烯纳米带研究领域所面临的巨大挑战之一。近日,德累斯顿工业大学、马普微结构物理研究所的冯新亮/马骥团队利用一种新型的链增长聚合策略,通过可控的铃木催化剂转移聚合(SCTP)和随后的肖尔反应,成功合成了一种同时具有N=9扶手椅型(Armchair)边缘和人字形(Chevron)的GNR异质结(9-AGNR/cGNR)。 重庆石墨烯浆料石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性。
溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用有机溶剂作为反应介质,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题,同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足,研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。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越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法,并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势,取长补短,解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题,完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点,也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。
石墨烯是一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。具备低温远红外功能,集***抑菌、抗紫外线。石墨烯独特的二维结构使其对周围的环境非常敏感,是电化学生物传感器的理想材料。由于石墨烯结构的高度稳定性,石墨烯制作的晶体管在接近单个原子的尺度上依首念颂然能稳定地工作。石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之高裂成为储氢材料的比较好候选者。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp2键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻者郑原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键,因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯导热性能优异,可制备导热复合材料、散热涂料等。
石墨烯具有优异的导电性和强度等特点,未来可能成为硅的替代品,成为半导体产业新的基础材料。第六元素挂牌新三板,推动了资本与科技的结合,将有助于拓展石墨烯应用领域,加速推进我国石墨烯产业化进程。一秒钟即可充满电的手机、可以折叠成手机大小放在口袋里的平板电脑……随着石墨烯时代的到来,这些科幻片中的产品将走进现实。11月12日,江苏常州第六元素科技股份有限公司在全国中小企业股份转让系统正式挂牌,成为国内真正以石墨烯产品为主营业务的新三板上市公司。业内人士分析,资本与科技的结合,有助于拓展石墨烯应用领域,加速推进国内石墨烯产业化进程。资料显示,第六元素是一家专业从事石墨烯粉体的研发、生产、销售,以及石墨烯产品应用技术开发的高科技企业。该公司成立于2011年,借助于技术、资金及人员等重要资源,公司已完成了石墨烯粉体宏量制备生产线的升级改造。2013年11月,公司年产100吨氧化石墨(烯)/石墨烯粉体的现代化生产线投产,300吨氧化石墨生产线也正在申报立项。该公司董事长瞿研博士说,“公司将抓住上市的契机,不断完善生产工艺及制备方法,拓展应用领域,细分产品市场。”在发布会现场。常州第六元素氧化石墨(烯)产能达到1400吨/年,石墨烯粉产能达到100吨/年。改性石墨烯常见问题
石墨烯是已知强度非常高的材料之一,同时还具有很好的韧性。中国香港石墨烯研发
科学家们逐渐发现碳素材料在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面比其它材料优异,可以说碳材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性,如**硬-**软,绝缘体-半导体-良导体,绝热-良导热,全吸光-全透光等,因此具有***的用途。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。根据尺寸大小将碳球分为:(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构,直径在2-20nm之间),如C60,C70等;(2)未完全石墨化的纳米碳球,直径在50nm一1μm之间;(3)碳微珠,直径在11μm以上。另外,根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。 中国香港石墨烯研发