石墨烯怎么提取出來的
石墨烯是通過“機械剝離法”提取出來的。
2016年,中國科學家發明了一種簡單高效的綠色剝離技術,通過“球-微球”間柔和的滾動轉移工藝實現了少層石墨烯(層數3.8±1.9)的規模化制備。機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動,得到石墨烯薄層材料的方法。
這種方法操作簡單,得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結構。2004年,英國兩位科學使用透明膠帶對天然石墨進行層層剝離取得石墨烯的方法,也歸為機械剝離法,這種方法一度被認為生產效率低,無法工業化量產。這種方法可以制備微米大小的石墨烯,但是其可控性較低,實現大規模合成有一定的困難。
石墨烯內部結構
石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵,并有如下的特點:碳原子有4個價電子,其中3個電子生成sp2鍵,即每個碳原子都貢獻一個位于pz軌道上的未成鍵電子,近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的π鍵呈半填滿狀態。
研究證實,石墨烯中碳原子的配位數為3,每兩個相鄰碳原子間的鍵長為1.42×10-10米,鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構外,每個碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵(與苯環類似),因而具有優良的導電和光學性能。
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