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石墨烯納米帶(GrapheneNanoribbons,GNRs)具有帶隙精確可調(diào)的特性,以及在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)方面表現(xiàn)出的優(yōu)異性質(zhì),使其在晶體管、量子器件等應(yīng)用中具有廣闊前景。其中,石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)(GNRHeterojunctions)通過(guò)將不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的GNRs相結(jié)合,從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其帶隙和局部性質(zhì)的進(jìn)一步調(diào)控。此外,石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)還能夠在異質(zhì)界面上構(gòu)建獨(dú)特性質(zhì)的拓?fù)潆娮酉啵@為其在未來(lái)的量子器件應(yīng)用領(lǐng)域提供了巨大潛力。然而,由于缺乏高效可行的合成策略,精細(xì)且可控的合成石墨烯納米帶異質(zhì)結(jié)仍然是石墨烯納米帶研究領(lǐng)域所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。近日,德累斯頓工業(yè)大學(xué)、馬普微結(jié)構(gòu)物理研究所的馮新亮/馬驥團(tuán)隊(duì)利用一種新型的鏈增長(zhǎng)聚合策略,通過(guò)可控的鈴木催化劑轉(zhuǎn)移聚合(SCTP)和隨后的肖爾反應(yīng),成功合成了一種同時(shí)具有N=9扶手椅型(Armchair)邊緣和人字形(Chevron)的GNR異質(zhì)結(jié)(9-AGNR/cGNR)。GO氧化石墨(烯)為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。綠色石墨烯使用方法
去年12月,華為曾推出的石墨烯基鋰離子電池引起了巨大的關(guān)注,被喻為“黑金子”的石墨烯材質(zhì)開(kāi)始展示了其獨(dú)有的魅力漸漸實(shí)現(xiàn)商用。而石墨烯能干的不僅如此,現(xiàn)在又有研究人員采用石墨烯制造OLED電極。實(shí)質(zhì)上,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,未來(lái)石墨烯有也許在OLED產(chǎn)業(yè)上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。石墨烯享有高畫(huà)質(zhì)、柔性超薄、高對(duì)比、低能耗等特性,它能制作硬度優(yōu)良、導(dǎo)電出色、柔性觸控、超級(jí)透明的出色觸控面板材質(zhì)。而這次研究人員用石墨烯制作OLED電極就是一項(xiàng)關(guān)鍵突破。據(jù)傳媒報(bào)導(dǎo),黏附到OLED的電極大小約為2cmx1cm(1/2英寸x1/4英寸),它采用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝制造,其中甲烷和氫氣被泵入真空室中,銅板被加熱到800℃(1,472°F)。這兩種氣體時(shí)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并當(dāng)甲烷溶解到銅中時(shí),其在表面上形成石墨烯原子。一旦該層充分形成,使整個(gè)設(shè)備降溫,強(qiáng)加保護(hù)性聚合物片,然后化學(xué)蝕刻掉銅以顯出純石墨烯的單原子層。Fraunhofer有機(jī)電子學(xué),電子束和等離子體技術(shù)FEP項(xiàng)目主任BeatriceBeyer博士說(shuō),“這是極嚴(yán)苛材質(zhì)研究和集成的確實(shí)突破。雖然這不是個(gè)在其結(jié)構(gòu)中用到石墨烯的柔性顯示屏,但它引入OLED技術(shù),向全色屏幕和迅速響應(yīng)時(shí)間邁出一大步。湖南石墨烯什么價(jià)格石墨烯化學(xué)探測(cè)器的靈敏度可以與單分子檢測(cè)的極限相比擬。
石墨烯的研究熱潮也吸引了國(guó)內(nèi)外材料植被研究的興趣,石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有:機(jī)械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等。1、微機(jī)械剝離法2004年,Geim等***用微機(jī)械剝離法,成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測(cè)到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測(cè)到其形貌,揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯,但存在產(chǎn)率低和成本高的不足,不滿足工業(yè)化和規(guī)?;a(chǎn)要求,目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在規(guī)?;苽涫┑膯?wèn)題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面,進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國(guó)成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡(jiǎn)易沉積爐,通入含碳?xì)怏w,如:碳?xì)浠衔?,它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯,通過(guò)輕微的化學(xué)刻蝕,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。
作為黃銘的配套商成都嘉好集團(tuán)所屬的投資63億的“博力迅”菱形大容量鋰電池早就開(kāi)建。因此德陽(yáng)基本實(shí)現(xiàn)了電池組高容量、高功率、高安全性的目標(biāo),但還不能化解充電時(shí)間疑問(wèn)和壽命疑問(wèn)了。鋰離子電池組只能充放電5000次。鋰電池的壽命是“5000次”,充電的時(shí)間長(zhǎng)要5小時(shí),5小時(shí)對(duì)于跑長(zhǎng)途的汽車乘務(wù)來(lái)說(shuō)是不可以忍耐的。因此,金路在石墨烯方面聯(lián)手中科院的研發(fā)方向就是化解電池組的充電時(shí)間疑問(wèn)和壽命疑問(wèn),找到“石墨烯與磷酸鐵鋰”結(jié)合路徑并且制備鋰電池材質(zhì)。目前早已成功,打算量產(chǎn)(早已公告)。石墨烯與磷酸鐵鋰”結(jié)合材質(zhì)電池組,過(guò)電電流300安提高為1500安以上,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電流迅速充電,充電時(shí)間5小時(shí)縮短為1分鐘,容量更加大愈發(fā)安全。因此,金路石墨烯鋰電池材質(zhì)正好又成為黃銘納米鋰電池材質(zhì)的上游材質(zhì),“金路石墨烯磷酸鐵鋰-----黃銘納米----博力迅菱形大容量鋰電池”互為依托互為配套,德陽(yáng)可謂眼光獨(dú)到!毋庸置疑,石墨烯在航天行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)也是極其明顯的。
溶劑剝離法的原理是將少量的石墨分散于溶劑中,形成低濃度的分散液,利用超聲波的作用破壞石墨層間的范德華力,此時(shí)溶劑可以插入石墨層間,進(jìn)行層層剝離,制備出石墨烯。此方法不會(huì)像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結(jié)構(gòu),可以制備高質(zhì)量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的產(chǎn)率比較高(大約為8%),電導(dǎo)率為6500S/m。研究發(fā)現(xiàn)高定向熱裂解石墨、熱膨脹石墨和微晶人造石墨適合用于溶劑剝離法制備石墨烯。溶劑剝離法可以制備高質(zhì)量的石墨烯,整個(gè)液相剝離的過(guò)程沒(méi)有在石墨烯的表面引入任何缺陷,為其在微電子學(xué)、多功能復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用前景。缺點(diǎn)是產(chǎn)率很低。石墨烯導(dǎo)電漿料中分散有少層石墨烯,可以作為電池正極導(dǎo)電劑。綠色石墨烯使用方法
氧化石墨烯還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。綠色石墨烯使用方法
中科院金屬研究所沈陽(yáng)材質(zhì)科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室科研人員運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法制備出石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造材質(zhì),一舉攻陷石墨烯制備難題,將石墨烯制備帶入產(chǎn)量高、生長(zhǎng)面積大的新時(shí)代。這一突破不久前入選了2011年度中國(guó)科學(xué)**進(jìn)展。為了揭露石墨烯這一隱秘材質(zhì)的面紗,新聞?dòng)浾呷涨安稍L了中科院金屬所的科研人員。據(jù)介紹,石墨烯是一種新型碳材質(zhì),為單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨烯的導(dǎo)電性極好,在射頻晶體管、超靈敏傳感器、柔性透明導(dǎo)電薄膜、***和高導(dǎo)復(fù)合材料、高性能鋰離子電池組和超級(jí)電容器等方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力,成為全人類目前已知的強(qiáng)度**高的物質(zhì)。它不*可以開(kāi)發(fā)制造出薄如紙片的超輕型飛機(jī)材質(zhì)、超韌性的防彈衣,甚至還能為將來(lái)制造“太空電梯”纜線敞開(kāi)期望之門。但是,繁復(fù)的制造工藝阻撓著石墨烯的普遍使用。高質(zhì)量石墨烯的大量制備以及把石墨烯片組裝成具備特定構(gòu)造的材質(zhì)對(duì)綜合利用石墨烯的眾多不錯(cuò)特性、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用具備極度關(guān)鍵的含義。據(jù)該所科研人員介紹,他們?cè)谑┤S體材質(zhì)的宏量制備和應(yīng)用中使用泡沫金屬作為生長(zhǎng)基體,運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法方式制備出兼具三維連接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的泡沫狀石墨烯體材質(zhì)。綠色石墨烯使用方法