文档介绍：题 目： 石墨烯的性质与应用
学 院： 物理与电子工程学院
专 业： 材料物理
学生姓名：杨磊
学 号： 201272040124
指导教师：杨贵进
简短
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成绩： 指导教师签名：
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摘要 1主要用在对石墨稀的一些光学FL电学PF性能研究中。 此种制备方法的缺陷在于，所得产物的片层大小、数目均较难控制，产率较低，因而 应用范围比较有限。
取向附生法是利用生长基质原子结构种"出石墨烯，首先让碳原子在1150 C 下渗入钌，然后冷却，冷却到850C后，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面， 镜片形状的单层的碳原子“孤岛”布满了整个基质表面，最终它们可长成完整的 一层石墨烯。第一层覆盖80%后，第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生 强烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌完全分离，只剩下弱电耦合，得到的单 层石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特，性。 4 石墨烯的应用
(FET)
有关石墨烯应用领域的研究，场效应晶体管(Field-Effe(Transistor£ET)是 目前探索较多的一个方面。尺寸较大的石墨稀(~10 um)由于其零能隙的特点，其在 300 K的开关比仅30上下,并不适用于场效应晶体管为解决这一问题，后续发展了 若干制备尺寸较窄、边缘平整的石墨烯纳米带(Graphene nanoribbons,GNRSS方 法来得到有能隙的石墨稀产物，以提高其开关比。Zhang等对比了几种不同的制 备石遢炼纳米带的方法W］,其中Dai等制备的PmPV功能化的石墨稀带其宽度 可以在50〜10 nm以下，并且他们发现当石墨稀纳米带的宽度在10 nm以下时，表现 出明显的半导体性质,利用该纳米带制备的基于石墨稀的场效应品体管，其室温下 的开关比可达107。
由于石墨烯本身所具有的优异的导电性、光透过性以及高的比表面积，有关 石墨烯在光伏器件方而的应用也有很多，主要有透明电极、电子受体、光吸收剂 等，其中透明电极是研究较多的一块。通过CVD方法制得的结构较完整的石墨煤 应用于此的研究较多［15-17］而产量更高的化学氧化还原法得到的还原氧化石墨烯 (rGO )也有其自身的优势。还原氧化石墨稀(rGO)的制备工艺对其综合性能的 发挥也有一定影响，他们将ZnO薄膜沉积于rGO透明电极表而，再与Au、 PEDOT/PSS共同组装成雄于ZnO-P3HT体系的太阳能电池,其最高能量转换率 (PCE，)%，而目前报道的有机光伏(Organic Photovoltaics，O太阳能 %,有待进一步提高［1弟除应用于OPV外，石墨烯复合 材料也被尝试用作染料敏化太阳能电池。
作为所有金中最轻、氧化还原电位最低、质量能量密度最大的金属，金属锂 及其化合物在电池方面的广泛应用已经成为一种必然。从最初的一次锂电池，到 20世纪80年代摇椅式”电池概念的首次提出［19］,锂离子电池的研究日趋成熟。从 组成来看，锂离子电池主要包括正极材料、负极材料、电解液及隔膜四个部分，有 关锂离子电池的研究也主要集中在这些方面。
目前已发现的可用作锂离子电池正极材料的有层状的LiCoO2、LiNiO2，尖晶 石型的LiMn 2O4,橄榄石型的LiFePO4以及三元复合材料LiMn xNiyCo…或2等 ［20-21］其中LiFePO4相对于其他几种材料有比容量高、结构及化学稳定性好、原 料成本低、可实现大规模生产等优势，但也存在电导率低、倍率性能差、振实密 度较低等不足［22-23。为提高LiFePO4的综合性能，提高电导率是一个重要的研究 方向，包括合成阶段的改性及合成LiFePO4后添加正极导电剂如乙块黑、SuperP、 碳纳米管等。Zhang等使用共沉淀法制备了石墨烯/酸铁锂复合材料， ，接近磷酸铁*里的理论最高容量
(170 ),同，石墨 稀的引入可以改善酸铁锂本身导电性不佳的问题［241
有关锂离子屯池负极材料的研究也有很多，过渡金属氧化物是其中的一类,如 SnO,、CO °O』、Fe’iO』、TiO,、Mn °O』等，高的理论容量是其优势,但低的导电/性以
、 Q/1、 、 *9、 , ,
及结构的不稳定性限制了其应用［25-26。石墨烯的引入被认为可在一定程度上提高 这些材料在高放电电流时的比容量和电化学稳定性［27-30］比如SnO 2与石墨炼复合 后，可以解决SnO 2本身在里离子电池充放电过程中由于锂的嵌入咤