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[交流]
【交流討論帖】石墨烯的研究
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發(fā)這個帖的目的,是想跟版上的各位專家交流交流石墨烯的研究,活躍活躍版面氣氛。本人以前曾關(guān)注過石墨烯,但是目前已跳出這個水坑。下面一些話屬于胡言亂語,因此不加參考文獻(xiàn)了。請各位專家多指點(diǎn),也歡迎就以下幾個話題發(fā)表看法。 【話題1】石墨烯為什么會火?為什么能火? 石墨烯領(lǐng)域的開山之作是04年前后的工作,幾年以后,國內(nèi)開始大規(guī)模跟進(jìn)。大約從08和09年開始,關(guān)于石墨烯的國家自然科學(xué)基金數(shù)目突然暴增。在08年之前,國內(nèi)已有少數(shù)課題組開始關(guān)注石墨烯,并做了很好的工作。當(dāng)時我跟一些老師交流過,很多老師都持懷疑態(tài)度,主要的疑問有:雖然這玩意的性質(zhì)確實(shí)奇特,但是單原子層如何能穩(wěn)定存在?石墨烯的邊緣如何控制?另外當(dāng)時主要用剝離法做石墨烯,很多人對石墨烯的制備不樂觀。石墨烯能火起來,化學(xué)家功不可沒。石墨烯研究的一個重要推動力是從氧化石墨制備石墨烯方法的建立。不需要特殊的儀器和復(fù)雜的操作,基本是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的難度,用強(qiáng)氧化劑把石墨氧化,再剝離和還原就能得到石墨烯,并且其產(chǎn)量可以輕松達(dá)到克量級。此法一出,地球人就已經(jīng)不能阻止石墨烯了。石墨烯火起來一個不可忽略的歷史背景,是碳納米管的逐漸沒落。十幾年的研究,并沒有實(shí)現(xiàn)碳納米管發(fā)現(xiàn)之初人們的預(yù)期,尤其是在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的應(yīng)用。石墨烯的出現(xiàn),猶如暗夜里一道亮光,使人們又看到了碳納米材料的希望。 【話題2】石墨烯養(yǎng)活了多少人? 在過去幾年,石墨烯領(lǐng)域幾個比較重要的分支包括:石墨烯的制備,復(fù)合材料,器件,以及理論研究。其中石墨烯的制備和復(fù)合材料的門檻較低,因而尤其火爆。研究最徹底,不留一點(diǎn)死角的,是如何從氧化石墨烯變成石墨烯。除了最開始用的肼和硼氫化鈉,后面又陸續(xù)開發(fā)出了各種還原方法。你能想到的各種還原劑和各種還原的方法,都可以去試試,如果能把氧化石墨烯還原,那恭喜你,又是一個新發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然,后面發(fā)現(xiàn)的還原方法,其效果并不一定比肼和硼氫化鈉好。比石墨烯的制備更火爆的,是石墨烯復(fù)合材料的研究,因?yàn)榭梢詮?fù)合的材料實(shí)在是太多了,從高分子,到無機(jī)半導(dǎo)體和金屬,無一幸免。把你能想到的高分子和石墨烯復(fù)合,看看力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)是不是提高了;把你能想到的鋰離子電池電極材料和石墨烯復(fù)合,看看電化學(xué)性能是不是提高了;把你能想到的超級電容器電極材料和石墨烯復(fù)合,看看電化學(xué)性能是不是提高了;把你能想到的催化劑和石墨烯復(fù)合,看看催化效果是不是變好了;把你在文獻(xiàn)里看到的碳納米管復(fù)合材料中的碳納米管換成石墨烯,看看效果怎么樣……一篇又一篇的論文誕生了?嗪o邊。 與十年前相比,如今碳納米管的研究已失去了當(dāng)時的生猛勢頭。雖然不可否認(rèn)的是,還有一些課題組仍然不斷的在報道碳納米管的研究成果,而且是很扎實(shí)很漂亮的工作,但大部分做碳納米管的研究組已經(jīng)進(jìn)展乏力。很自然的,很多以前做碳納米管的研究組把很大的精力轉(zhuǎn)向了石墨烯。由于石墨烯和碳納米管研究方法的類似,新結(jié)果的產(chǎn)出速度非?,因而石墨烯比當(dāng)年的碳納米管更加來勢洶洶。 【話題3】石墨烯或石墨烯納米帶的可控制備能可控到什么程度? 石墨烯的制備方法有很多種,個人認(rèn)為最重要的應(yīng)該是化學(xué)氣相沉積(CVD)法。CVD法的建立使真正意義上的石墨烯(與還原的氧化石墨烯相比)走進(jìn)了千家萬戶,使大面積高質(zhì)量單層石墨烯的廣泛研究成為可能。因此CVD法的建立應(yīng)該是石墨烯發(fā)展史上最重要的一個里程碑。在大家都用氧化石墨做石墨烯的時候,相信很多人都有過這個疑問——能不能像長碳管一樣用CVD制備石墨烯?估計這其中相當(dāng)一部分人只是讓這個念頭閃了一下,然后認(rèn)為不太可能。 (此部分未完待續(xù)) 【話題4】石墨烯的研究對化學(xué)學(xué)科和物理學(xué)科的貢獻(xiàn)是什么? (此部分未完待續(xù)) 【話題5】石墨烯最可能在哪個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用? (此部分未完待續(xù)) 【話題6】石墨烯與碳納米管到底誰好? (此部分未完待續(xù)) [ Last edited by 十送紅軍 on 2012-7-3 at 23:23 ] 這個帖子不能編輯了啊 [ Last edited by 十送紅軍 on 2012-7-13 at 16:10 ] |
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