石墨烯

內容概要

　　本書主要根據作者所在課題組近年來在石墨烯領域的研究成果，并結合最新的科研進展編寫而成。從石墨烯的結構出發(fā)，闡述了其力學、電學、光學等性能特點，重點介紹了石墨烯的結構表征技術、制備方法及其在電子器件、復合材料等領域的應用，對石墨烯未來的發(fā)展趨勢及應用前景進行了展望。
　　本書盡可能使用較為通俗易懂的語言進行講述，以達到深入淺出的效果。本書既有基礎理論的介紹，也有專業(yè)應用技術的總結。本書不僅可作為材料與納米科技等專業(yè)研究人員的參考書，也適用于對石墨烯感興趣的非專業(yè)讀者。

書籍目錄

1 緒論
1.1 碳的同素異形體
1.2 從石墨到石墨烯
1.3 石墨烯與碳納米管
參考文獻
2 石墨烯的發(fā)現、結構與性能簡介
2.1 石墨烯的發(fā)現
2.2 石墨烯的結構
2.3 石墨烯的性能簡介
參考文獻
3 石墨烯的結構表征技術
3.1 光學顯微分析
3.2 電子顯微結構
3.3 掃描探針顯微結構
3.4 拉曼光譜
參考文獻
4 石墨烯的制備方法
4.1 固相法
4.1.1 機械剝離法
4.1.2 外延生長法
4.2 液相法
4.2.1 氧化還原法
4.2.2 超聲分散法
4.2.3 有機合成法
4.2.4 溶劑熱法
4.3 氣相法
4.3.1 化學氣相沉積法
4.3.2 等離子增強
4.3.3 火焰法
4.3.4 電弧放電法
參考文獻
5 石墨烯的基本性能
5.1 低維納米材料及其基本性能
5.2 石墨烯的電子結構與電學與光學性能
5.2.1 石墨烯的電子能帶結構
5.2.2 石墨烯的電子態(tài)密度
5.2.3 石墨烯納米結構的電子性質
5.2.4 雙層和多層石墨烯
5.3 石墨烯的力學與熱學性能
5.3.1 石墨烯的形貌
5.3.2 石墨烯的力學性質
5.3.3 石墨烯邊緣的結構與力學
5.3.4 石墨烯的聲子結構
5.3.5 石墨烯的熱學性質
5.4 石墨烯的化學性能
5.4.1 氧化石墨烯
5.4.2 氫化石墨烯
5.4.3 其他化學修飾與摻雜
5.4.4 石墨烯與基底之間的相互作用
參考文獻
6 石墨烯二維薄膜材料
6.1 石墨烯在太陽能電池窗口層上的應用
6.2 石墨烯／半導體異質結
6.2.1 石墨烯／硅太陽能電池的組裝和性能表征
……
7 石墨烯電子器件
8 石墨烯復合材料
9 石墨烯儲能器件
10 石墨烯的未來

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：（1）自下而上地在限定的基底上利用小分子碳源原位生長出石墨烯，如化學氣相沉積法?；瘜W氣相沉積法是很成熟的制備方法，石墨烯的產量、純度和連續(xù)性較高，實驗方法與碳納米管的制備工藝兼容。缺點是需要預先沉積催化劑，反應需高溫。有機合成法的工藝相對復雜，涉及有機物大分子的激光解吸與電離，不易控制，且成本較高。（2）自上而下地以石墨（或碳納米管）為原料，橫向（或縱向）剝離，將石墨打碎分散成單層或少數層的石墨烯，如機械剝離法、液相剝離法和氧化還原法。機械剝離法的優(yōu)勢在于操作簡便，成本低，但產量極低。氧化還原法是一種高產量的制備方法，但是石墨氧化物絕大部分是絕緣體，還原難以充分進行，官能團的引入會破壞石墨烯的晶體結構，對石墨烯的電學特性有很大的影響。靜電沉積法可以通過控制電壓的大小直接控制石墨烯的層數，制備出的石墨烯結構十分緊湊，幾乎沒有缺陷，工藝也較為簡單，但需要幾千伏的高壓，產量極低，一般不被采用。液相剝離法可制備高質量的石墨烯，工藝相對簡單，但是超聲分離時，需將塊體石墨打碎，所得石墨烯尺寸受到了制約。碳納米管轉化法的產率較高，可批量獲得尺寸可控、邊緣整齊的石墨烯納米條帶。石墨烯制備工藝上的突破極大地推動了后續(xù)相關應用研究，并對相關學科發(fā)展起到了極大的推動作用。目前，石墨烯的制備方法在不斷更新，但仍然有很多問題尚待解決，在工藝的優(yōu)化和新方法的探索上仍有極大的發(fā)展空間，以求得到高晶化程度、高質量和高純度的石墨烯。

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《石墨烯:結構、制備方法與性能表征》由清華大學出版社出版。

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