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德国埃尔朗根-纽伦堡大学首次直接用石墨生产出了无缺陷石墨烯

2016-09-22 159浏览 标签: 石墨烯德国FACEN


动态背景


石墨烯是一种非常有前途的二维纳米材料其机械性能热学性能导电性能等均极为出色,并且透明有柔性,可以与多种材料复合,在很大程度上提升复合材料的性能。然而目前看来很多应用难以推广,原因就是石墨烯的成本比较高,使得其整体价格过高没有产业化意义。因而,开发高质量低价格的石墨烯生产方法也就成为了各强国间石墨烯角逐的重要方面。据德国埃尔朗根-纽伦堡大学92日讯,该校首次成功使用石墨直接制备出了无缺陷石墨烯。

1 石墨烯化学生产过程中,溶液里的苯甲腈(灰色)可以清除可能在石墨烯上产生缺陷的物质并且变成红色,得到无缺陷石墨烯。

研究内容


在半导体工业中使用的石墨烯必须是比较“完美”的,也就是说大小,面积以及缺陷的数量等影响其导电性的性质都要比较令人满意才行,这对合成过程要求很高,因而价格高昂。埃尔朗根-纽伦堡大学中由Andreas Hirsch博士领导的研究团队近期在这一方面取得了重大突破通过添加苯甲腈作为添加剂,他们发现了一种直接从溶剂中生产无缺陷石墨烯的方法。这种方法可以在不产生缺陷的情况下裁剪石墨烯,同时还可以通过载流子的数量调节石墨烯的电子性质。此外,该方法还具有高效廉价的特点。

     最简单的得到石墨烯的方法就是采用化学剥离石墨的方法了。在这一过程中,金属离子嵌入到石墨之中,形成嵌入化合物。石墨中的每个单独的碳层通过溶剂分离出来形成石墨烯。而得到的石墨烯必须从溶剂中分离出来进行还原。在这一过程中,碳层晶格中水合和氧化作用的发生会使石墨烯出现缺陷。埃尔朗根-纽伦堡大学的研究人员针对这种问题的解决方法是:加入苯甲腈溶剂,这样一来可以在不形成任何额外官能团的情况下的到石墨烯,保持无缺陷的特性,使得石墨烯的纯度得到保证。

动态意义


    这一研究是还原氧化石墨烯合成领域的重大突破通过这一方法湿化学剥离生产的石墨烯用途会更加广泛例如用这种无缺陷石墨烯制备半导体或传感器同时该过程价格低廉。或许不久,这种方法就会对现在最广泛使用的CVD法造成冲击。此外,采用这种新的生产方法,其反应过程中形成的还原苯甲腈分子只要不和水和氧接触就会显红色,着种颜色的变化可用于系统中载流子的侦测,为石墨烯和电池研究中电荷态的测量提供帮助。


     动态链接:Low-cost and defect-free grapheme FAU researchers make key break-through

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