纳米材料石墨烯.ppt

石墨烯的表征—拉曼光谱（Raman） 对于有序的石墨，在Raman光谱上一般表现为2个峰，ID/IG强度比是衡量物质不规则度，判断物质有序性的重要指标。 石墨烯的Raman谱中有3个最重要的特征峰：1584cm-1附近由E2g振动产生的G峰，1350cm-1附近由缺陷引起的D峰，在2680cm-1附近的倍频峰2D峰。 不同方法获得的石墨烯因其结构不同，Raman谱中峰的位置和相对强度也有较大不同。如，石墨烯氧化物的缺陷很多，其D峰很强，2D峰则很弱。机械剥离法或化学气相沉积法等获得的高质量石墨烯，其D峰较弱，2D峰则很强。 514 nm Raman光谱可以用于鉴别单层、双层石墨烯与石墨薄层、块体石墨之间的区别。 石墨的2D峰可进一步分为两个峰，强度分别为G峰的1/2和1/4;而单层石墨烯的2D峰位单峰，这是二者之间最显著的区别。另外，石墨烯的2D峰强度要高于G峰，且其峰位比石墨的略向左偏移。 514 nm 633 nm 随着石墨烯层数的增加，2D峰出现多峰，其峰位置也向高波数偏移并且峰强度逐渐降低。 石墨烯的表征—拉曼光谱（Raman） 石墨烯的表征—扫描电子显微镜（SEM） 扫描电子显微镜可以用来观察样品的整体形貌和表面结构。 石墨烯的表征—透射电子显微镜（TEM） 在HRTEM下，可清晰看到石墨烯呈轻纱状半透明片状结构分布，HRTEM为石墨烯的一个简单快速的表征。 石墨烯的表征— X射线衍射（XRD） XRD可用来表征石墨烯的合成过程，对每一步反应进行监控。 石墨烯的表征— X射线衍射（XRD） (a)石墨氧化法制备单层和寡层石墨烯示意图；(b)单层和寡层氧化石墨烯的XRD图 AFM是一种最为常见、也相对简单的可直接观察石墨烯片层大小和厚度的分析方法。 由于表面吸附物的存在，测得的厚度一般在0.7-1.0nm，石墨单原子层的理论厚度即为石墨层片间隙，约为0.34nm。 石墨烯的表征—原子力显微镜（AFM） 独立存在的悬浮石墨烯或沉积在基底上的石墨烯为了维持自身稳定性而在表面呈现“波纹状”起伏。借助AFM，发现石墨烯在云母表面时会极大的削弱自身的微起伏，具有最小的表面粗糙度，是“最平”的石墨烯。 Nature?462, 339-341 (a) 石墨烯/SiO2, (b) 石墨烯/云母，(c)石墨表面, (d) 高度分布图 石墨烯的表征—原子力显微镜（AFM） 石墨烯的原子分辨图像可以通过STM得到。STM对样品要求较高，表面需要平整、干净。 石墨烯在铜基底上的STM图像 Nano Lett. 2011, 11, 251-256 石墨烯的表征—扫描隧道显微镜（STM） 石墨烯的表征—其它方法 热重—示差扫描 用于分析温度变化过程中的物理化学变化，如晶型转变、物质含量、相态变化、分解和氧化还原等，研究样品的热失重行为和热量变化。 低温氮吸附测试 测定石墨烯的孔结构和比表面积，计算比表面积、孔径大小、孔分布、孔体积等物理参数。 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR） 用来识别化合物和结构的官能团，在石墨烯制备中主要用于氧化石墨烯的基面和边缘位的官能团的识别。 石墨烯 复合材料 电子器件 储能材料 室温霍尔效应 无损迪拉克费米子 极高电子迁移率 高透光率 高力学性能 高电学性能 高表面积 高电导率 5、应用前景 晶体管 （1）可以利用石墨烯的高载流子迁移率及高迁移速度制作THz频率的高速动作型RF电路用晶体管，理论上估计其工作频率可达到10THz。 （2）正在寻找打开石墨烯带隙的方法，从而可以用石墨烯制作逻辑电路。 5、应用前景 触摸面板 现有手机触摸屏的工作层中不可缺少的材料为陶瓷材料氧化铟锡（ITO） 。由于其透明性与导电性的优秀结合，ITO被广泛地应用于电子器件。然而ITO在使用过程中也存在一些缺点，包括： （1）铟的价格持续上涨，使得ITO成为日益昂贵的材料； （2）ITO易脆的性质使其不能满足一些新应用（例如可弯曲的LCD、有机太阳能电池）的性能要求； （3）ITO的制备方法（例如喷镀、蒸发、脉冲激光沉积、电镀）费用高昂。 虽然石墨烯透明导电薄膜的研究还在初期阶段，但是石墨烯在许多方面比ITO 具有更多潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和价格等。因此采用石墨烯制备透明导电薄膜是很有前景的一项工作。 5、应用前景 一般来说，高透明性与高导电性是互为相反的性质。从这一点来看，ITO 正好处在透明性与导电性微妙的此消彼长关系的边缘线上。这也是超越ITO 的替代材料迟迟没有出现的原因。 石墨烯的载流子迁移率非常高，但是载流子密度却较低。虽然这样会比较容易