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石墨烯薄膜的制備和結構表征

楊勇輝 孫紅娟 彭同江 黃橋

引用本文: 楊勇輝, 孫紅娟, 彭同江, 黃橋. 石墨烯薄膜的制備和結構表征[J]. 物理化學學報, 2011, 27(03): 736-742. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110320 shu
Citation:  YANG Yong-Hui, SUN Hong-Juan, PENG Tong-Jiang, HUANG Qiao. Synthesis and Structural Characterization of Graphene-Based Membranes[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(03): 736-742. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110320 shu

石墨烯薄膜的制備和結構表征

  • 基金項目:

    西南科技大學研究生創新基金(10ycjj21)資助項目 (10ycjj21)

摘要:

采用氧化還原法制備了石墨烯膠狀懸浮液, 通過真空抽濾獲得了石墨烯薄膜. 利用X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外(FTIR)光譜、拉曼(Raman)光譜、粒度分析和掃描探針顯微鏡(SPM)等研究了石墨烯薄膜制備過程中各階段產物的晶體結構、粒度及分子光譜特征變化. FTIR分析結果表明, 石墨在氧化過程中結構層鍵合大量含氧官能團, 還原后結構層表面仍殘存有部分穩定的含氧官能團. XRD結果表明, 石墨氧化后衍射峰向小角度偏移、寬化, 原有石墨峰消失. 在成膜過程中氧化石墨烯形成凝聚體,而石墨烯形成絮凝體. 粒度分析和SPM測試分析結果表明, 氧化石墨烯在水中粒徑分布呈拖尾峰形, 分布范圍較寬. 石墨烯在水中的粒徑成單峰分布, 分布范圍較窄、對稱性較好且平均粒徑較小. Raman測試結果表明, 石墨在氧化和還原過程中, D、G峰逐漸寬化, ID/IG逐漸增強, 樣品無序度增加. 在以上分析的基礎上對石墨烯制備過程的結構特征進行了歸納總結.

English

    1. [1]

      (1) Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Gri rieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666.

      (1) Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Gri rieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666.

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      (3) Gu, Z. B.; Ji, G. H.; Lu, M. H. Journal of Nanjing University of Technology (Natural Science) 2010, 32, 105.(3) Gu, Z. B.; Ji, G. H.; Lu, M. H. Journal of Nanjing University of Technology (Natural Science) 2010, 32, 105.

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    6. [6]

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      (6) Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nature Mater. 2007, 6, 183.(6) Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Nature Mater. 2007, 6, 183.

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      (14) Wang, H. L.; Robinson, J. T.; Li, X. L.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9910.(14) Wang, H. L.; Robinson, J. T.; Li, X. L.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9910.

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    21. [21]

      [楊勇輝, 孫紅娟, 彭同江. 無機化學學報, 2010, 26, 2083.][楊勇輝, 孫紅娟, 彭同江. 無機化學學報, 2010, 26, 2083.]

    22. [22]

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      (19) Yang, D. X.; Velamakanni, A.; Bozoklu, G.; Park, S.; Stoller, M.; Piner, D. R.; Stankovich, S.; Jung, I.; Field, A. D.; Ventrice, A. C.; Ruoff, S. R. Carbon 2009, 47, 145.(19) Yang, D. X.; Velamakanni, A.; Bozoklu, G.; Park, S.; Stoller, M.; Piner, D. R.; Stankovich, S.; Jung, I.; Field, A. D.; Ventrice, A. C.; Ruoff, S. R. Carbon 2009, 47, 145.

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      (20) Hu, W. B.; Peng, C.; Luo, W. J.; Lv, M.; Li, X. M.; Li, D.; Huang, Q.; Fan, C. H. ACS Nano 2010, 4, 4317.(20) Hu, W. B.; Peng, C.; Luo, W. J.; Lv, M.; Li, X. M.; Li, D.; Huang, Q.; Fan, C. H. ACS Nano 2010, 4, 4317.

    25. [25]

      (21) Dikin, D. A.; Stankovich, S.; Zimney, E. J.; Piner, D. R.; Dommett, H. B.; Guennadi, E.; Nguyen, T. S.; Ruoff, S. R. Nature 2007, 448, 457.(21) Dikin, D. A.; Stankovich, S.; Zimney, E. J.; Piner, D. R.; Dommett, H. B.; Guennadi, E.; Nguyen, T. S.; Ruoff, S. R. Nature 2007, 448, 457.

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      (22) Chen, C. M.; Yang, Y. G.; Wen, Y. F.; Yang, Q. H.; Wang, M. Z. New Carbon Materials 2008, 24, 345.(22) Chen, C. M.; Yang, Y. G.; Wen, Y. F.; Yang, Q. H.; Wang, M. Z. New Carbon Materials 2008, 24, 345.

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    29. [29]

      (24) He, H. Y.; Klinowski, J.; Forster, M.; Lerf, A. Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 53.(24) He, H. Y.; Klinowski, J.; Forster, M.; Lerf, A. Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 53.

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      (25) Pan, Z. L.; Wan, P. Application Mineralogy; Wuhan University of Technology Press: Wuhan, 1993; pp 209-211.(25) Pan, Z. L.; Wan, P. Application Mineralogy; Wuhan University of Technology Press: Wuhan, 1993; pp 209-211.

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      [潘兆櫓, 萬 樸. 應用礦物學. 武漢: 武漢工業大學出版社, 1993: 209-211.][潘兆櫓, 萬 樸. 應用礦物學. 武漢: 武漢工業大學出版社, 1993: 209-211.]

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      (26) Titelman, G. I.; Gelman, V.; Bron, S.; Khalfin, R. L.; Cohen, Y.; Bianco-Peled, H. Carbon 2005, 43, 641.(26) Titelman, G. I.; Gelman, V.; Bron, S.; Khalfin, R. L.; Cohen, Y.; Bianco-Peled, H. Carbon 2005, 43, 641.

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      (27) Mermoux, M.; Chabre, Y.; Rousseau, A. Carbon 1991, 29, 469.(27) Mermoux, M.; Chabre, Y.; Rousseau, A. Carbon 1991, 29, 469.

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      (28) Singh, V. K.; Patra,M. K.; Manoth, M.; wd, G. S.; Vadera, S. R.; Kumar, N. New Carbon Materials 2009, 24, 147.(28) Singh, V. K.; Patra,M. K.; Manoth, M.; wd, G. S.; Vadera, S. R.; Kumar, N. New Carbon Materials 2009, 24, 147.

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      (29) Ferrari, C. A.; Robertson, J. Raman Spectroscopy in Carbons: from Nanotubes to Diamond; Chemical Industry Press: Beijing, 2007; pp 193-204; translated by Tan, P. H., Li, F., Cheng, H. M.(29) Ferrari, C. A.; Robertson, J. Raman Spectroscopy in Carbons: from Nanotubes to Diamond; Chemical Industry Press: Beijing, 2007; pp 193-204; translated by Tan, P. H., Li, F., Cheng, H. M.

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      (30) Ferrari, A. C.; Robertson, J. Phys. Rev. B 2000, 61, 14095.(30) Ferrari, A. C.; Robertson, J. Phys. Rev. B 2000, 61, 14095.

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    39. [39]

      [楊序綱, 吳琪琳. 拉曼光譜的分析與應用. 北京: 國防工業出版社, 2008: 210-220.]

      [楊序綱, 吳琪琳. 拉曼光譜的分析與應用. 北京: 國防工業出版社, 2008: 210-220.]

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文章相關
  • 發布日期:  2011-03-03
  • 收稿日期:  2010-09-30
  • 網絡出版日期:  2011-02-15
通訊作者: 陳斌, bchen63@163.com
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    沈陽化工大學材料科學與工程學院 沈陽 110142

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