石墨烯

內(nèi)容概要

　　本書主要根據(jù)作者所在課題組近年來在石墨烯領(lǐng)域的研究成果，并結(jié)合最新的科研進展編寫而成。從石墨烯的結(jié)構(gòu)出發(fā)，闡述了其力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等性能特點，重點介紹了石墨烯的結(jié)構(gòu)表征技術(shù)、制備方法及其在電子器件、復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用，對石墨烯未來的發(fā)展趨勢及應(yīng)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(chǔ)理論的介紹，也有專業(yè)應(yīng)用技術(shù)的總結(jié)。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(xiàn)、結(jié)構(gòu)與性能簡介
2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)
2.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)
2.3 石墨烯的性能簡介
參考文獻
3 石墨烯的結(jié)構(gòu)表征技術(shù)
3.1 光學(xué)顯微分析
3.2 電子顯微結(jié)構(gòu)
3.3 掃描探針顯微結(jié)構(gòu)
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(xué)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(jié)構(gòu)與電學(xué)與光學(xué)性能
5.2.1 石墨烯的電子能帶結(jié)構(gòu)
5.2.2 石墨烯的電子態(tài)密度
5.2.3 石墨烯納米結(jié)構(gòu)的電子性質(zhì)
5.2.4 雙層和多層石墨烯
5.3 石墨烯的力學(xué)與熱學(xué)性能
5.3.1 石墨烯的形貌
5.3.2 石墨烯的力學(xué)性質(zhì)
5.3.3 石墨烯邊緣的結(jié)構(gòu)與力學(xué)
5.3.4 石墨烯的聲子結(jié)構(gòu)
5.3.5 石墨烯的熱學(xué)性質(zhì)
5.4 石墨烯的化學(xué)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(xué)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(yīng)用
6.2 石墨烯／半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)
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(fù)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(quán)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(xué)氣相沉積法?；瘜W(xué)氣相沉積法是很成熟的制備方法，石墨烯的產(chǎn)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(yù)先沉積催化劑，反應(yīng)需高溫。有機合成法的工藝相對復(fù)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(shù)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(chǎn)量極低。氧化還原法是一種高產(chǎn)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(jié)構(gòu)，對石墨烯的電學(xué)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(shù)，制備出的石墨烯結(jié)構(gòu)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(chǎn)量極低，一般不被采用。液相剝離法可制備高質(zhì)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(zhuǎn)化法的產(chǎn)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(guān)應(yīng)用研究，并對相關(guān)學(xué)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(zhì)量和高純度的石墨烯。

編輯推薦

《石墨烯:結(jié)構(gòu)、制備方法與性能表征》由清華大學(xué)出版社出版。

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