【摘 要】
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2004年英国曼彻斯特大学的Andre K. Geim和Novoselov K. S两位科学家发现石墨烯,并获得2010年诺贝尔物理学奖。因此,近几年科学界掀起一股石墨烯热。
伴随着石墨烯研究热,
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2004年英国曼彻斯特大学的Andre K. Geim和Novoselov K. S两位科学家发现石墨烯,并获得2010年诺贝尔物理学奖。因此,近几年科学界掀起一股石墨烯热。
伴随着石墨烯研究热,与石墨烯相关的衍生物目前也成为研究热点之一。其中石墨烯卷是一种具有低密度、高强度、高电导率、吸附能力强、场发射性能好等优良特性的纳米材料,它可用于储能、微探针、微机械元件、微电子器件和微电路等领域。本文用微机械分离法制备石墨烯薄片,然后对石墨薄片分别外加电场、磁场进行对比研究,得到以下具有一定创新性的研究结果:
1.发现给石墨烯薄片外加磁场可使石墨烯薄片卷曲成石墨烯卷,而且有两种情况:1)在外加匀强磁场时,形成单根或多根规则的石墨烯卷;2)在外加交变磁场作用下,石墨烯薄片形成的石墨烯卷相互交联,形成*型结构。
2.我们制备的碳纳米卷有一些规则形态规则均匀,直径约50~200 nm、长为10~200μm,在电场作用下可自组装,适合于用作储氢材料、场发射、微探针尖端、微机械元件、微电子器件和微电路导线等;另有许多石墨烯卷在形成过程中由于石墨烯卷曲不规则,其端头非常尖锐,甚至于是原子尖,尖端附近的非键合电子在电场作用下容易电离,场发射性能优越,适用于纳米场效应管和高亮度显示器。
3.在制备石墨烯卷的过程中,我们发现石墨烯卷出现首尾相连或交叉联结的自组装现象。其自组装的机理是:石墨烯边缘存在强局域极化的高能电子,这些电子使石墨烯卷显现磁性,边界局域化高能电子的产生是由非键单电子被近邻高密度成键电子的极化所致。碳纳米卷端头聚集了许多被极化的高能电子而显较强的磁性,因而不同的碳纳米卷相互吸引而交联在一起。
4.石墨烯卷因其吸附性能好、层间距可调而成为一种良好的储氢材料。我们在实验中发现石墨烯卷在载玻片上吸附得很牢固,难于分离。其吸附机理是由于玻璃表面不规则,存在微孔和断键,石墨烯卷边缘也存在悬键,因此,载玻片表面的断键与石墨烯卷边缘的悬键桥接,可能形成化学吸附。所以石墨烯卷与载玻片衬底难于分离。
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