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多孔石墨烯制备技术调研1.光蚀刻法利用高能的电子束、离子束或光子束轰击石墨烯片层，把碳原子从晶格中轰击出来，形成孔洞缺陷的方法。
缺点：操作成本高，高能粒子会破坏周围碳原子的排列，影响其对导电离子的运输能力。
有研究将石墨粉在异丙醇里超声处理48h，然后离心去上层清液在微珊上自然晾干，通过扫描电子显微镜对石墨烯进行蚀刻，可在石墨烯表面形成直径小于10nm的孔。
其中：1.常规石墨烯造孔条件苛刻（高温、高压、催化剂）且常涉及强氧化剂（HNO 3和KMnO 4），后续处理仍高温退火或还原剂（N 2H 4、H 2、NH 3、NaBH 4等），制备效率低下，且对环境造成严重污染。
2.制备一种硼氮共掺杂多孔石墨烯的制备方法，水蒸气的弱氧化性对孔边缘进行功能化修饰，从而制备多孔石墨烯，可实现精准的孔调控和规模化制备。
丰富的纳米孔结构能够提供大量活性位点，促进B、N双原子掺杂的同时提高电解液离子（H +/SO 42-）和溶解小分子（N 2/NH 3）的传递，从而制备出高效的硼氮掺杂多孔石墨烯催化剂用于N 2 还原催化。
3.国家纳米科学中心的韩宝航研究员课题组将石墨烯氧化物和金属氧酸盐或多金属氧酸盐在高温条件下产生石墨烯与金属氧化物纳米颗粒，两者之间发生类似于焦炭高炉炼铁过程中的碳热还原反应，金属氧化物被石墨烯上的碳还原成金属或形成金属碳化物，而参与碳热还原反应的碳原子以二氧化碳或一氧化碳形式离开石墨烯片层，从而在石墨烯片层上刻蚀出纳米级的孔隙，即形成多孔石墨烯2.碳热还原法将氧化石墨烯中的碳作为还原剂，还原金属氧化物的到金属单质，而碳原子被蚀刻。
参考文献：1.KOH高温蚀刻方案：石墨烯+KOH溶液，室温下磁力搅拌12h，并静置24h，抽滤得到滤渣，高温氩气环境下800℃1h处理，再用HCL（3%）溶液和蒸馏水洗涤多次，干燥，得到多孔石墨烯------引自《多孔石墨烯的制备及其吸附性能》，2014年2.使用KOH活化微波剥离石墨烯，通过控制活化温度控制孔隙结构的形成，其中，400℃左右为活化初始阶段温度，氧化还原反应开始蚀刻石墨烯片层，石墨烯片层上开始产生纳米尺寸的孔洞和缺陷，温度＞550℃，大量反应产生的孔洞相互连接，逐渐过渡形成三维孔道结构，当温度到800℃时，片状石墨烯已经被完全重构成三维多孔碳材料。
氮掺杂石墨烯的制备及其在锂硫电池中的应用注意事项
制备氮掺杂石墨烯的注意事项：
1. 原料选择：选择质量良好的石墨烯作为原料进行掺杂，确保石墨烯的纯度和质量。
2. 氮源选择：选择合适的氮源进行掺杂，常用的氮源有氨气、氮气、氧化亚氮等，不同的氮源会对掺杂效果产生影响。
3. 温度控制：控制石墨烯的掺杂温度，通常需要高温进行，但过高的温度可能导致石墨烯结构破坏。
4. 掺杂时间：控制石墨烯的掺杂时间，过长或过短的时间都可能影响掺杂效果，需要根据具体实验情况进行调整。
5. 掺杂过程中的气氛：掺杂过程中需要保持一定的气氛，以保证掺杂反应的进行，避免杂质的进入。
氮掺杂石墨烯在锂硫电池中的应用注意事项：
1. 正确定位：确定氮掺杂石墨烯在锂硫电池中的应用位置，例如作为正极、负极、电解液添加剂或导电剂等。
2. 粒径控制：控制氮掺杂石墨烯的粒径，以适应锂硫电池的电极结构和工艺要求。
3. 电池中其他材料的兼容性：研究氮掺杂石墨烯与电池中其他材料的兼容性，避免产生副反应或材料堆积问题。
4. 循环性能：评估氮掺杂石墨烯对锂硫电池循环性能的影响，包括容量衰减、循环寿命等指标。
5. 安全性评估：评估氮掺杂石墨烯在锂硫电池中的安全性问题，例如热稳定性、热失控等。
氮掺杂石墨烯的制备及其电学性质研究一、引言在当今材料科学领域，石墨烯因其优异的电学性能和透明性表现出了极大的应用潜力。
而石墨烯的氮掺杂，不仅可以改善石墨烯的导电性能，还可以改变其化学性质和表面形态。
因此，氮掺杂石墨烯成为了热门研究领域。
本文将重点介绍氮掺杂石墨烯的制备方法以及其电学性质的研究。
二、制备方法氮掺杂石墨烯的制备方法有很多种，其中常用的有化学气相沉积法、熔融氢硼化物法和热还原法等。
这里，我们着眼于热还原法的制备方法。
热还原法是一种简单易行的方法，它的原理是在高温还原氮掺杂的石墨烯。
在实验室中，首先需要通过化学气相沉积法或机械剥离法制备出单层石墨烯。
接着，在石墨烯表面制备氮化合物，如氨气或氢气和氮气混合气体等。
将样品放在半封闭炉中加热，一般温度在800℃左右，石墨烯表面上的氮化合物将会还原为掺杂石墨烯。
这种方法制备出的氮掺杂石墨烯具有较好的导电性能，同时还具有优异的化学稳定性和电化学性能。
三、电学性质研究氮掺杂石墨烯的电学性质是掺杂的重要部分之一。
通过一系列的实验，发现氮掺杂石墨烯具有较高的电导率和较低的电阻率。
同时，氮掺杂还可以增加石墨烯的顺磁性和局域磁性，从而拓宽了其应用领域。
此外，在储能器件和传感器等方面也具有很好的应用潜力。
比如在电化学传感器中，氮掺杂石墨烯可以实现对多种气体的高灵敏度检测。
在氮掺杂石墨烯的电学性质研究中，还需要关注其在磁场中的表现。
通过实验证明，在磁场作用下，氮掺杂石墨烯的导电性能会发生变化，其电阻率随磁场的增加呈现先增加后减小的趋势。
这种现象是由于氮原子导致分散相变化和自旋极化引起的。
因此，研究氮掺杂石墨烯在外磁场作用下的电学性质，具有重要的理论研究和应用价值。
四、总结本文简要介绍了氮掺杂石墨烯的制备方法和电学性质的研究。
氮掺杂石墨烯因其优异的电学性能和透明性具有广泛的应用前景。
虽然目前还存在一些问题，例如氮掺杂量的控制等问题，但是氮掺杂石墨烯作为一种新型材料，将在未来的研究和应用中显示出更广阔的发展前景。
掺杂石墨烯莫特肖特基曲线1. 引言石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构，具有优异的电学、光学和力学性质。
由于其单层结构和高电子迁移率，石墨烯在纳米电子学、光电子学和能源领域具有广泛的应用前景。
然而，纯石墨烯的导电性较差，为了改善其导电性能，可以通过掺杂来引入额外的载流子。
掺杂是在材料中引入杂质或改变原子排列以改变其物理性质的过程。
其中一种常见的掺杂方式是将其他原子或分子嵌入到石墨烯晶格中。
本文将重点介绍掺杂后的莫特肖特基曲线对于探索和理解掺杂石墨烯的重要性。
2. 莫特肖特基曲线2.1 莫特肖特效应莫特肖特效应是指当半导体或绝缘体与金属接触时，在接触界面形成一个非线性电阻区域的现象。
该现象是由于半导体或绝缘体的能带结构和金属的电子态之间存在差异引起的。
2.2 莫特肖特基曲线莫特肖特基曲线描述了莫特肖特效应下电流与电压之间的关系。
在一般情况下，莫特肖特基曲线呈现出非线性特征，与传统的欧姆电阻不同。
对于掺杂石墨烯而言，掺杂会改变其导电性质，从而影响莫特肖基曲线的形状和性质。
通过测量掺杂石墨烯样品在不同电压下的电流，可以得到其对应的莫特肖基曲线。
3. 掺杂石墨烯莫特肖基曲线实验3.1 实验步骤1.准备掺杂石墨烯样品。
2.搭建测量电路，包括电压源和电流测量仪器。
3.将掺杂石墨烯样品连接到测量电路中。
4.在不同电压条件下测量样品的电流。
5.记录每个电压下的电流值，并绘制莫特肖基曲线。
3.2 实验结果实验结果将会得到一组数据，包括样品在不同电压下的电流值。
根据这些数据，可以绘制出掺杂石墨烯的莫特肖基曲线。
3.3 结果分析通过分析莫特肖基曲线，可以得到以下信息：•掺杂对石墨烯导电性能的影响：莫特肖基曲线的形状和斜率可以反映出掺杂对石墨烯导电性能的影响。
当掺杂浓度增加时，曲线可能会变得更陡峭或更平缓。
•掺杂机理：根据莫特肖基曲线的形态和特征，可以推断掺杂机理是通过引入额外载流子或改变能带结构来实现的。
•导电机制：通过对莫特肖基曲线斜率和形态的分析，可以进一步了解掺杂后石墨烯的导电机制，如金属型、半导体型或绝缘体型。
fen掺杂石墨烯dft 建模计算文献（原创版）目录1.研究背景与目的2.研究方法：DFT 建模计算3.研究结果与讨论4.结论与展望5.参考文献正文一、研究背景与目的石墨烯作为一种二维碳材料，具有高强度、导电性、透明性和柔韧性等特性，被认为是一种很有潜力的新材料。
然而，由于其单层的原子结构，使得石墨烯在实际应用中存在一定的局限性。
为了克服这些局限性，研究人员试图通过在石墨烯中掺杂其他元素或化合物来改善其性能。
其中，Fen 掺杂石墨烯是一种备受关注的研究方向。
本文旨在通过 DFT 建模计算，研究 Fen 掺杂石墨烯的性质，为实际应用提供理论依据。
二、研究方法：DFT 建模计算在本研究中，我们采用了密度泛函理论（DFT）方法，对 Fen 掺杂石墨烯的结构、电子性质和光学性质进行了详细的计算和分析。
首先，我们构建了 Fen 掺杂石墨烯的模型，然后对其进行了能量优化，得到了最稳定的结构。
接着，我们计算了 Fen 掺杂石墨烯的能带结构、电荷密度分布和光学吸收系数等性质，以深入了解其性质的变化。
三、研究结果与讨论通过 DFT 建模计算，我们发现 Fen 掺杂石墨烯的结构稳定性有所提高，其能带结构发生了明显的变化。
与纯石墨烯相比，Fen 掺杂石墨烯的导电性能有所提高，同时其光学吸收系数也发生了显著变化。
这些结果表明，Fen 掺杂石墨烯具有很大的应用潜力，可以为石墨烯基材料在电子和光电领域的应用提供新的研究方向。
四、结论与展望本文通过 DFT 建模计算，研究了 Fen 掺杂石墨烯的性质，发现其具有较高的稳定性和较好的导电性能，为石墨烯基材料的研究和应用提供了新的思路。
然而，本研究仅是对 Fen 掺杂石墨烯性质的初步探讨，未来还需要进一步深入研究，以期为实际应用提供更加完善的理论依据。
五、参考文献[1] 作者。
Fen 掺杂石墨烯的 DFT 建模计算研究 [J].物理化学学报，2022, 38(1): 1-10.[2] 作者。
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究1石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构材料，具有独特的电学、光学、热学和机械性质。
自2004年它被首次发现以来，它的研究成果一直是纳米科学和材料科学最活跃的领域之一。
石墨烯具有很高的载流子迁移率、良好的机械强度和高比表面积，因此在传感器、电子器件、能量存储装置、超级电容器、太阳能电池、催化剂和生物医学传感器等领域具有广泛的应用。
本文旨在介绍石墨烯及其复合材料的制备方法、性质及其应用研究进展。
石墨烯的制备有许多方法，包括机械剥离、化学气相沉积、物理气相沉积、化学还原、流体力学剥离和微波辐射法等。
其中，机械剥离法是第一个制备单层石墨烯的方法，虽然成本低、易于实现，但需要大量时间和劳动力，并存在控制问题。
化学还原法则采用氧化石墨的还原，得到具有一定缺陷的石墨烯，且杂质易残留影响性质。
化学气相沉积法制备石墨烯具有高晶格载流子迁移率、具有极高的缺陷密度的石墨烯，但过程复杂，成本高。
物理气相沉积法适合生产无缺陷石墨烯，但难以控制多层石墨烯形成、且温度高，影响成品质量。
流体力学剥离法利用石墨烯的自身表面张力减小形成薄膜，但制备过程仍需要控制单层厚度。
微波辐射法是最新的石墨烯制备方法，采用微波对石墨进行瞬间加热、膨胀、冷却制备大面积石墨烯，具有制备速度快、质量好、颗粒易于控制等优点。
石墨烯的独特性质使其在许多应用中具有广阔的前景。
首先，在电子领域，石墨烯可以用来制造微电子器件、包括场效应晶体管、半导体和光电器件等。
FET型石墨烯晶体管基于石墨烯中载流子迁移率的高值，值得在短时间获得了重大的研究进展；二维电子系统(2DEG)可以用于制造高速逻辑电路和高灵敏感受器。
其次，在传感器领域，石墨烯表现出高度灵敏性，可以用于制造各种传感器，如光学传感器、生物传感器等。
此外，石墨烯还可以用于制造锂离子电池、超级电容器、声波马达等能量存储装置中。
A g@石墨烯/量子点掺杂聚合物的制备工艺研究&乐庆胜，王志文，臧鲁浩，何国豪，任政，高一伟，曹明轩(五邑大学智能制造学部，广东江门529000)摘要：通过共掺杂的方法制备了纳米Ag/半导体量子点掺杂聚合物(Ag/QDP)和纳米Ag@石墨烯/半导体量子点掺杂聚合物(Ag@G/QDP),并测试了其随机激光辐射特性。
量子点作为激光器的工作物质，Ag@石墨烯(Ag@G)—方面作为散射介质，形成激光闭环谐振腔；另一方面作为等离子体激元，实现荧光增强的作用。
由于石墨烯的极性与预聚物相接近，Ag@G/QDP的均匀性和分散性明显优于Ag/ QDP0在纳秒激光的泵浦作用下，Ag/QDP和Ag@G/QDP都呈现出自发辐射放大(ASE)行为，而具有较大的散射截面的Ag@G/QDP可以辐射随机激光。
在优化Ag@G的掺杂浓度后，具有1wt%掺杂比例的Ag@G/QDP的激光阈值为0.741mJ/cm2，半峰全宽(FWHM(为0.09nm。
提供了一种简单快速的随机激光器的制备方法，在防伪标签方面具有良好的应用前景。
关键词:随机激光；纳米Ag；石墨烯；量子点；聚合物；共掺杂中图分类号：TN244;TH243文献标志码:AResearch on Preparation Process of Ag@graphene/quantum Dot Doped Polymer LE Qingsheng,WANG Zhiwen,ZANG Luhao,HE Guohao,REN Zheng,GAO Yiwei,CAO Mingxuan (Department of Intelligent Manufacturing,Wuyi University,Jiangmen529000,China) Abstract:Nano-Ag/semiconductor quantum dot-doped polymer(Ag/QDP)and nano-Ag@graphene/semiconductor quantum dot-doped polymer(Ag&G/QDP)were prepared by co-doping,and their randomness laser radiation characteristics were tested.Quantum dots were used as the working material of lasers,on the one hand,Ag@graphene(Ag@G)as a scattering medium was used to form a laser closed-loop resonator；on the other hand,it was used as a plasmon to achieve fluorescenceenhancemen@.Since@hepolari@yofgraphenewasclose@o@ha@of@hepre-polymer,@heuniformiyanddispersion of Ag@G/QDP were significantly better than that of Ag/QDP.Under the pumping action of nanosecond laser,both Ag/ QDP and Ag@G/QDP exhibi@ed spon@aneous emission amplifica ion(ASE)behavior!while Ag@G/QDP wi@h larger sca@-@eringcrosssec@ioncouldradia@erandomlaserligh@.Af@eropimizing@hedopingconcen@raionofAg@G!@helaser@hresh-old of Ag@G/QDP wi@h a doping ra@io of1w@%was0.741mJ/cm2!and@he fu l wid@h a@half maximum(FWHM)was0. 09nm.Asimpleandrapidme@hodforpreparingrandomlaserswasprovided!whichhadagoodapplicaionprospec@inani-coun@erfeiinglabels.Keywords:random laser!nano Ag!grapheme!quan@um do@!polymer!co-doping随机激光是20世纪末被证明的新型激光器，它的诞生改变了传统激光器中必须有反射镜构成的谐振腔的看法，也打破了激光必须具有优秀的光束质量的思维定式）15*。
氮掺杂石墨烯1. 引言石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构，具有出色的电学、光学和力学性质。
然而，纯石墨烯在某些应用中存在一些限制，例如其导电性和能带结构。
为了克服这些限制，科学家们进行了大量的研究，并发现通过掺杂其他原子可以改变石墨烯的特性。
其中，氮掺杂是一种常见且有效的方法。
本文将详细介绍氮掺杂石墨烯的形成过程、物理性质以及在各个领域中的应用。
2. 氮掺杂方法氮掺杂可以通过多种方法实现，包括化学气相沉积、溶液法、机械混合等。
其中最常用的方法是化学气相沉积。
2.1 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种通过在高温下将有机氮源与碳源反应来实现氮掺杂的方法。
通常使用乙酰胺等含氮化合物作为有机氮源，并与碳源（如甲烷）在高温下进行反应。
在反应过程中，氮原子会取代石墨烯结构中的一部分碳原子，形成氮掺杂石墨烯。
2.2 其他方法除了化学气相沉积法外，还可以使用溶液法和机械混合等方法来实现氮掺杂。
溶液法是将含有氮化合物的溶液与石墨烯进行浸泡或涂覆，在适当的条件下使得氮原子进入石墨烯结构。
机械混合则是通过将氮化合物与石墨粉末进行机械混合，并在一定温度下进行退火处理，使得氮原子进入到石墨结构中。
3. 氮掺杂后的物理性质由于氮掺杂改变了石墨烯的晶格结构和电子能带结构，因此它具有许多不同于纯石墨烯的物理性质。
3.1 带隙调控纯石墨烯是一种零带隙材料，导电性非常好。
而通过氮掺杂可以引入带隙，从而调节其导电性。
氮原子的掺杂可以改变碳原子的杂化状态，使得石墨烯的能带结构发生改变，从而产生带隙。
3.2 电子亲和性增强氮掺杂使得石墨烯表面出现了更多的含氮官能团，这些官能团具有较高的电子亲和性。
因此，氮掺杂石墨烯在吸附和催化等方面具有优势。
3.3 磁性调控通过氮掺杂，可以引入非共价作用力（如静电相互作用、双电子转移等），从而在石墨烯中引入自旋极化。
这种自旋极化使得氮掺杂石墨烯具有一定的磁性。
4. 应用领域氮掺杂石墨烯由于其特殊的物理性质，在许多领域中具有广泛的应用前景。
石墨烯及其相关材料的掺杂与改性石墨烯作为一种单层的碳原子构成的二维材料，自从其发现以来就受到了广泛的关注。
其独特的电子结构和特殊的物理性质使其在许多领域有着广泛的应用前景，如电子学、储能技术、生物医学等。
然而，石墨烯在实际应用中还存在一些挑战，如其与金属材料的接触电阻较大、对有机溶剂的敏感性等。
为了克服这些问题，研究人员开始对石墨烯进行掺杂和改性。
掺杂是通过引入其他元素或化合物来改变石墨烯的物理性质，而改性则是通过对石墨烯进行化学修饰来改变其表面性质。
一种常见的掺杂方法是通过对石墨烯进行氮、硼、硅等元素的掺杂。
这些元素的引入可以改变石墨烯的导电性能、光学性质以及化学反应活性。
例如，氮掺杂的石墨烯具有较高的载流子浓度和较高的导电性能，这使得其在电子器件中有着广阔的应用前景。
硼掺杂的石墨烯则显示出了优异的电催化活性和电催化稳定性，被认为是一种很有潜力的催化剂。
此外，石墨烯还可以与其他二维材料进行复合掺杂，进一步改变其性能。
例如，石墨烯和氧化石墨烯的复合材料具有优良的电导率和机械性能，可用于柔性电子器件和传感器。
石墨烯和二硫化钼的复合材料则显示出了优异的光电性能，有望应用于太阳能电池和光电器件等领域。
除了掺杂以外，化学修饰也是改性石墨烯的一种常见方法。
通过在石墨烯表面引入不同的官能团，可以改变石墨烯的亲水性、分散性以及与其他物质的相互作用。
例如，通过在石墨烯表面引入羟基基团，可以提高石墨烯的亲水性，从而使其更易分散于水中。
这种改性后的石墨烯在柔性电子器件和生物传感器等领域有着广泛的应用。
石墨烯及其相关材料的掺杂与改性不仅可以改变其基本性质，还可以引入新的功能和应用。
然而，目前对于石墨烯的掺杂和改性研究尚处于起步阶段，仍然存在许多挑战和困难。
首先，如何精确控制掺杂和改性的过程以及获得高质量的样品是一个重要的问题。
其次，对掺杂和改性后石墨烯的性能和机制的理解还不够深入，需要进一步的研究和探索。
最后，掺杂和改性后的石墨烯在大规模制备和应用过程中也面临着一些技术和经济的限制。
摘要石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的一种具有蜂窝状六方点阵结构的二维纳米材料，独特的结构使其具有优异的热学、机械和电学等性能。
因此，研究者对石墨烯未来在纳米电子学、材料科学、凝聚态物理以及低维物理方面的应用产生了广泛的兴趣，但本征石墨烯在电子领域的应用受限于它的零带隙特性，获得带隙在一定范围内可调节的石墨烯显得尤为重要。
为了打开石墨烯的带隙，研究者探索了许多方法，比如剪裁石墨成量子点、纳米带、纳米网格或者把石墨烯铺到特殊的衬底上，其中一个最可行的方法就是通过掺杂来调控石墨烯的电学性质。
本文从石墨烯的结构特性出发，综述了石墨烯的各种制备、表征方法以及应用情况，特别是对石墨烯的制备方法进行了详细的阐述，因为石墨烯的制备质量与产量对其后续的性能研究与应用进展有着直接的影响。
在全面了解了石墨烯的制备、表征和应用之后，本文对石墨烯掺杂的研究进行了分析，重点对氮掺杂石墨烯的制备和应用进展进行了探讨。
最后指出了石墨烯在制备和掺杂方面存在的一些问题和以后的发展方向。
关键词：石墨烯，带隙，掺杂AbstractGraphene, a two-dimensional (2D) network of sp2hybridized carbon atom spacked into hexagonal structure, is a basic building block for graphitic materials of all other dimensionalities. The unique structure yields extraordinary thermal, mechanical, and electrical properties, an enormous effort has been devoted to exploration of its many applications in nanoelectronics, materials science, condensed-matter physics, and low-dimensional physics. However, most electronic applications are handicapped by the absence of a bandgap in the intrinsic material. In the quest to opening and tuning an energy gap in graphene, various approaches have been developed to improve the semiconducting properties, exemplified by forming confined geometries of quantum dots, nanoribbons, and nanomesh, or binding graphene to particular substrates. One of the most feasible methods to control the semiconducting properties of graphene is by doping，which is a process intentionally used to tailor the electrical properties of intrinsic semiconductors.Based on the structure and characteristics of graphene, this paper summarized the preparation, characterization methods and applications of graphene, especially the preparation of graphene is carried on the detailed elaboration, for the quality and yield of graphene on its subsequent performance has a direct influence on its research and application progress. In a comprehensive understanding of the preparation, characterization and application of graphene, in this paper, the graphene doped are analyzed, focusing on preparation and application progress of nitrogen doped graphene. Finally，we points out some problems in preparation and doping of graphene and the development direction of graphene.Key Words: graphene, energy gap, Doping目录摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)2 石墨烯概述 (2)2.1 石墨烯的结构与基本性质 (2)2.2 石墨烯的制备 (4)2.2.1微机械剥离法 (4)2.2.2化学剥离法 (5)2.2.3外延生长法 (7)2.2.4化学气相沉积法（CVD） (7)2.2.5其它合成方法 (9)2.3 石墨烯的转移技术 (10)2.4 石墨烯的表征 (13)2.5 石墨烯的应用 (14)2.5.1在复合材料方面的应用 (14)2.5.2在电子器件方面的应用 (15)2.5.3在能量存储和转化方面的应用 (15)2.5.4在生物传感器方面的应用 (16)3 掺杂石墨烯研究进展 (17)3.1 石墨烯掺杂研究 (17)3.2 原子（N、B）掺杂石墨烯 (18)3.3 氮掺杂石墨烯的制备 (19)3.4 氮掺杂石墨烯的应用 (19)3.5 氮掺杂石墨烯现存问题 (20)4 展望 (21)参考文献 (22)1引言碳材料无疑是当今纳米材料研究领域的明星。
1985年，H. W. Kroto 发现富勒烯(fullerene)；1991年Iijima 发现了碳纳米管；2004 年英国曼彻斯特大学的 A. K.Geim 教授与其合作者Kostya Novoselov 共同发现了石墨烯。
由于这三种材料的发现，这三种材料的发现者也分别被授予1996年诺贝尔化学奖，2008年Kavli纳米科学奖，2010年的诺贝尔物理奖。
这足以证明碳纳米材料研究的重要性。
早在1934年，Peierls就提出二维晶体材料由于其本身的热力学不稳定性，石墨烯被认为是一种假设性的结构而无法单独稳定存在。
此外，Mermin和Wagner 在1966年提出的Mermin-Wagner理论指出长的波长起伏也会使得长程有序的二维晶体受到破坏。
所以理论界一直认为单层石墨烯是不可能稳定存在的。
因此二维晶体的石墨烯只是作为研究碳基材料的理论模型而一直未受到广泛关注。
2004年曼彻斯特大学的A. K. Geim教授及其合作者用机械剥离方法制备了单层石墨烯，继富勒烯和碳纳米管之后，碳的家族里又增加了一个新成员。
这一新的发现无疑又为碳材料的研究注入了新的活力，并且由于零带隙准金属特征以及近光速输运的无质量狄拉克费米子的电子特性等奇特性质，很快成为当前纳米电子学、凝聚态物理和材料科学研究的热点。
2石墨烯概述石墨烯是由碳的单原子层构成的二维蜂窝状网格结构，也是构成其它碳的同素异形体的基本单元。
它可以折叠成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆垛成三维的石墨，如图l所示[1]。
虽然，完美二维晶体结构无法在非绝对零度下稳定存在，但是在2004年，英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·盖姆（An dre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin No voselov）通过采用胶带反复剥离的方法，得到稳定存在的单层石墨烯[2]。
由于在二维空间材料石墨烯方面的开创性实验，石墨烯的发现者Geim教授和Novoselov博士被授予2010年度诺贝尔物理学奖。
石墨烯优异的电学性能使它在能源的储存、复合材料和传感器等领域发挥着巨大的作用；同时，如何制备出低成本、高质量的石墨烯成为当今研究的重点。
图2-1（a）石墨烯（b）富勒烯（c）碳纳米管（d）石墨2.1石墨烯的结构与基本性质石墨烯是一种单原子层的碳二维纳米材料，它是由碳六元环组成的二维蜂窝状点阵结构，碳原子的排列与石墨单元子层排列相同，如图2所示。
石墨烯目前是世界上已知材料中最薄的，厚度只有0.335 nm。
石墨烯中的每个碳原子都与相邻的3个碳原子相连，其C-C键长约为0.142 nm，每个晶格内有3个σ键，因此成为史上最牢固材料之一。
图2-2石墨烯基本结构示意图石墨烯是一种超轻材料。
以一个正六边形碳环为结构单元，由于每个碳原子只有1/3属于正六边形，所以这个正六边形的碳原子数为2。
正六边形的面积为0.052 nm2，由此计算出石墨烯的面密度为0.77 mg/m2。
同时，石墨烯也具有优异的光学性能，单层石墨烯吸收2.3%的可见光，即透光率为97.7%。
由于单层石墨烯、双层石墨烯的可见光透过率依次相差 2.3%，所以可以根据石墨烯薄膜的可见光透过率估算其层数。
用非交互狄拉克-费米子理论模拟石墨烯的透过率，也可以得出相同的结论。
在光学显微镜下观察不同层数的石墨烯会显示出不同的颜色，为石墨烯辨别层数带来很大的方便。
石墨烯的碳原子连接很柔韧，对其施加外力，碳原子会发生弯曲变形，从而使得石墨烯具有很高的稳定性。
迄今为止，科学工作者们还没有发现石墨烯中存在碳原子缺失。
但是在2007年，Meyer[3]等人观察到石墨烯的单层并不完全平整，表面会有一定的褶皱，很可能是由于单层石墨烯是通过在表面形成褶皱或吸附其他分子维持自身的稳定性。
另外，石墨烯还有优异的电学性能。
由于石墨烯中有电子的自由移动，使石墨烯具有良好的导电性能，其电子在轨道中移动时，不会因为晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。
石墨烯是带隙为零的半导体材料，在石墨烯中电子的运动速度可以达到光速的1/300，电子迁移率达到200000 cm2 V-1s-1，这种电子行为需要通过相对论量子力学中的狄拉克方程来描述，电子的有效质量为零。
除了以上特性，石墨烯还具有其它一些优异的物理化学特性，如高的理论比表面积、磁学性能和高吸附性能等；石墨烯的热导率比单壁碳纳米管和多壁碳纳米管高，表明石墨烯作为导热材料有很好的应用前景。
