石墨烯科普(一)

石墨烯是近年来的热点材料，热点话题。通过系统整理有关石墨烯的一些问题，希望大家对石墨烯有所了解。...




什么是石墨烯?

将石墨的层状结构无限剥离，直到原子级厚度，该薄层碳材料的性质与原来的石墨有极大的不同（电子运动性质发生重大变化），该薄层碳材料取名石墨烯。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地从石墨中剥离出石墨烯，并表征了它的性质，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

 石墨烯和石墨在结构上有什么区别？

石墨是由一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子构成的。当把石墨片层剥成单层之后，这种只有一个单原子层的石墨薄片称为单碳层石墨烯。

石墨烯可以分为哪几类？

单碳层石墨烯、双碳层石墨烯、多碳层石墨烯（3-10层）。

单层石墨烯的厚度是多少？

0.335 nm，大约是头发丝的二十万分之一。

石墨烯和石墨最本质的区别在哪里？

电子性质发生了改变，因此其许多性质都不同。

石墨烯、碳纳米管、炭黑在结构上有什么区别？

微观上石墨烯为二维薄片状，碳纳米管为一维线状，炭黑为零维粒子状。

石墨烯与石墨的关系是什么？

石墨由很多层石墨烯构成；石墨一层一层剥离就变成石墨烯。

石墨烯最早是如何被制备、发现的？

利用胶带剥离法从高定向裂解石墨块中剥离得到的。

石墨烯制备方法目前主要有哪些？

机械剥离法、CVD法、化学氧化还原法、插层剥离法等。

 氧化石墨烯用Hummer法制备需要哪些化学物质？

浓硫酸、高锰酸钾、蒸馏水、双氧水等。

石墨烯利用化学氧化还原法制备有哪些优缺点？

优点：可以大规模制备氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、其中氧化石墨烯水溶性好、利用其可进行化学接枝改性；缺点：制备得到石墨烯缺陷大、破坏了石墨烯原有的结构、大量使用强酸和强氧化剂，易造成环境污染。

机械剥离法制备石墨烯有哪些优缺点？

优点: 易于量产、操作简单；缺点：一些参数尚不易控制。

CVD法制备石墨烯有哪些优缺点？

优点：可以制备高质量的石墨烯薄膜；缺点：量产转移等成本较高，工艺条件还需进一步完善。

石墨烯的表征方法目前主要有哪些？

可以用电子显微镜等对石墨烯的厚度，形貌等进行观察、测试，主要有：AFM、HRTEM、Raman、SEM、SEAD、XRD等

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