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  • 【新技术分享】“直接固体进样”石墨炉原子吸收光谱分析应用技术

    “在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]分析中,样品的引入技术在很大程度上决定了方法的检出限和精度。随着[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]分析技术的发展,进样技术也经历了不断地创新、改革和完善”。液体进样仍然是绝大多数原子光谱分析中使用最多的进样技术,因此多数测定的第一步都需要进行消化分解。样品消解一直是[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收光谱[/color][/url]分析中十分重要的一项工作,与此同时“分析样品处理和试样制备一直是整个分析过程中最费力、费时的一个环节”。许多特殊样品,特别是痕量分析时,挥发性元素或形成挥发化合物的元素,在样品预处理过程中的损失会导致测定结果偏低;待测元素被试剂、器皿等沾污将导致测定结果偏高;与样品溶液接触的材料将样品吸附可能导致测定结果明显损失;样品量少、或难以消解等原因造成消化分解定容困难等。因此,许多分析工作者进行了大量的实验工作,将固体样品直接引入火焰或石墨炉原子化器进行测定,以避免因样品处理过程中可能造成的被测元素的损失或引起的污染。[b]著名专家威尔茨先生在其专著中指出:“[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]中的系统误差,绝大多数发生在样品预处理时而很少由于分析本身所致,因此,痕量分析最好用直接法以避免样品预处理。一.固体样品可用石墨炉技术直接测定[/b]“固体样品可用石墨炉技术直接测定,因为这种样品可以在石墨管中就地加热分解”。Dlckford和Rossi首次开始应用这种方法,他们分析了NBS的标准物质――牛肝。用标准加入技术,直接将标准水溶液加到石墨管内的样品上进行校准,所得结果与铜、铅、锰、银的检验合格值相符,误差在10%以内。Chakrabhrti等后来分析了相同样中的六个元素并发现用固体直接进样的方法,很少有因污染而引起的问题。Langmyhr等对鱼、肝和植物性样品中的直接固体进样作了详细的研究,并测定了镉、铬、钴、铜、铅、锰、镍和磷。他们用标准加入技术,并直接与标准水溶液比较测定,所得结果与消化法及检验合格值相符。Grobenski等直接固体进样,在热预处理时,将氧气短暂地通入炉中就地灰化。由此破坏有机组分。他们发现与分析消化液相比,用这种技术几乎没有光谱和非光谱干扰。Norval和Gries用石墨炉直接固体进样法测定了金属镉中的铊。他们发现本方法比溶液测定更为灵敏,不需要费时的萃取步骤,受占污的危险性很小,并且耗样量极小。Kerber将样品直接加到石墨炉中测定了聚酯纤维中的金、聚丙烯中的铝和铁,及聚氟烃中的铜和铁所得结果与火焰法、比色法和发射光谱法很一致。

  • 石墨烯的性质

    [font=&]石墨烯的化学性质与石墨类似,石墨烯可以吸附并脱附各种原子和分子。当这些原子或分子作为给体或受体时可以改变石墨烯载流子的浓度,而石墨烯本身却可以保持很好的导电性。但当吸附其他物质时,如H和OH时,会产生一些衍生物,使石墨烯的导电性变差,但并没有产生新的化合物。因此,可以利用石墨来推测石墨烯的性质。例如石墨烷的生成就是在二维石墨烯的基础上,每个碳原子多加上一个氢原子,从而使石墨烯中sp碳原子变成sp杂化。 可以在实验室中通过化学改性的石墨制备的石墨烯的可溶性片段。[/font][font=&]化合物[/font][font=&]氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。体相石墨经发烟浓酸溶液处理后,石墨烯层被氧化成亲水的石墨烯氧化物,石墨层间距由氧化前的3.35?增加到7~10?,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。XPS、红外光谱(IR)、固体核磁共振谱(NMR)等表征结果显示石墨烯氧化物含有大量的含氧官能团,包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基等。羟基和环氧官能团主要位于石墨的基面上,而羰基和羧基则处在石墨烯的边缘处。[/font][font=&]石墨烷(graphane):可通过石墨烯与氢气反应得到,是一种饱和的碳氢化合物,具有分子式(CH)n,其中所有的碳是sp杂化并形成六角网络结构,氢原子以交替形式从石墨烯平面的两端与碳成键,石墨烷表现出半导体性质,具有直接带隙。[/font][font=&]氮掺杂石墨烯或氮化碳(carbonnitride):在石墨烯晶格中引入氮原子后变成氮掺杂的石墨烯,生成的氮掺杂石墨烯表现出较纯石墨烯更多优异的性能,呈无序、透明、褶皱的薄纱状,部分薄片层叠在一起,形成多层结构,显示出较高的比电容和良好的循环寿命。[/font][font=&]生物相容性:羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团,从而大幅度提高材料的细胞和生物反应活性。石墨烯呈薄纱状与碳纳米管的管状相比,更适合于生物材料方面的研究。并且石墨烯的边缘与碳纳米管相比,更长,更易于被掺杂以及化学改性,更易于接受功能团。[/font][font=&]氧化性:可与活泼金属反应。[/font][font=&]还原性:可在空气中或是被氧化性酸氧化,通过该方法可以将石墨烯裁成小碎片。 石墨烯氧化物是通过石墨氧化得到的层状材料,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。[/font][font=&]加成反应:利用石墨烯上的双键,可以通过加成反应,加入需要的基团。[/font][font=&]稳定性:石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。 同时,石墨烯有芳香性,具有芳烃的性质[/font]

  • 石墨烯的应用有哪些?

    随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快,基于已有的研究成果,最先实现商业化应用的领域可能会是移动手机 、航空航天、新能源电池领域。[b]基础研究[/b]石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义,它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。在二维的石墨烯中,电子的质量仿佛是不存在的,这种性质使石墨烯成为了一种罕见的可用于研究相对论量子力学的凝聚态物质--因为无质量的粒子必须以光速运动,从而必须用相对论量子力学来描述,这为理论物理学家们提供了一个崭新的研究方向:一些原来需要在巨型粒子加速器中进行的试验,可以在小型实验室内用石墨烯进行。零能隙的半导体主要是单层石墨烯,这种电子结构会严重影响到气体分子在其表面上的作用。单层石墨烯较体相石墨表面反应活性增强的功能是由石墨烯的氢化反应和氧化反应结果显示出来的,说明石墨烯的电子结构可以调变其表面的活性。另外,石墨烯的电子结构可以通过气体分子吸附的诱导而发生相应的变化,其不但对载流子的浓度进行改变,同时可以掺杂不同的石墨烯。[b]传感器[/b]石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。 石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。 石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。[b]晶体管[/b]石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下,目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性 石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz,超过同等尺度的硅晶体管。[b]柔性显示屏新能源电池[/b]新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板,可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本,这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外,石墨烯超级电池的成功研发,也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题,极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。[b]海水淡化[/b]石墨烯过滤器比其他海水淡化技术要使用的多。水环境中的氧化石墨烯薄膜与水亲密接触后,可形成约0.9纳米宽的通道,小于这一尺寸的离子或分子可以快速通过。通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细通道尺寸,控制孔径大小,能高效过滤海水中的盐分。[b]储氢材料[/b]石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之成为储氢材料的最佳候选者。[b]航空航天[/b]由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。2014年,美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器,就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。[b]感光元件[/b]以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件,可望透过特殊结构,让感光能力比现有CMOS或CCD提高上千倍,而且损耗的能源也仅需原本10%。可应用在监视器与卫星成像领域中,可以应用于照相机、智能手机等。[b]复合材料[/b]基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向, 其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能, 具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上,而随着对石墨烯研究的深入, 石墨烯增强体在块体金属基复合材料中的应用也越来越受到人们的重视。 石墨烯制成的多功能聚合物复合材料、高强度多孔陶瓷材料,增强了复合材料的许多特殊性能。[b]生物[/b]石墨烯被用来加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化 ,同时也被用来制造碳化硅上外延石墨烯的生物传感器。同时石墨烯可以作为一个神经接口电极,而不会改变或破坏性能,如信号强度或疤痕组织的形成。由于具有柔韧性、生物相容性和导电性等特性,石墨烯电极在体内比钨或硅电极稳定得多。 石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长十分有效,而且不会伤害到人体细胞。

  • 石墨烯制备交流

    这两天一直在制备石墨烯,想请教大家一些问题:很多文献上都说氧化石墨制备完成后要用HCl洗涤和二次水反复洗涤至中性,可是我洗了好多次发现一直是酸性呀?后来一想这氧化石墨本来就是酸性的,怎么能洗到中性呢?大家说的中性是不是离心后的上清液是中性的呀?还有用水洗涤后为什么都要干燥后再超声剥离呀,洗涤完成后直接超声剥离可以吗?可以剥离后再经过低速离心除去为氧化充分的石墨,高速离心得到氧化石墨烯的固体吗?问题比较多,希望高手指点呀?

  • 石墨烯化学性质

    石墨烯的化学性质与石墨类似,石墨烯可以吸附并脱附各种原子和分子。当这些原子或分子作为给体或受体时可以改变石墨烯载流子的浓度,而石墨烯本身却可以保持很好的导电性。但当吸附其他物质时,如H和OH时,会产生一些衍生物,使石墨烯的导电性变差,但并没有产生新的化合物。因此,可以利用石墨来推测石墨烯的性质。例如石墨烷的生成就是在二维石墨烯的基础上,每个碳原子多加上一个氢原子,从而使石墨烯中sp碳原子变成sp杂化。 可以在实验室中通过化学改性的石墨制备的石墨烯的可溶性片段。化合物氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。体相石墨经发烟浓酸溶液处理后,石墨烯层被氧化成亲水的石墨烯氧化物,石墨层间距由氧化前的3.35Å 增加到7~10Å ,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。XPS、红外光谱(IR)、固体核磁共振谱(NMR)等表征结果显示石墨烯氧化物含有大量的含氧官能团,包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基等。羟基和环氧官能团主要位于石墨的基面上,而羰基和羧基则处在石墨烯的边缘处。石墨烷(graphane):可通过石墨烯与氢气反应得到,是一种饱和的碳氢化合物,具有分子式(CH)n,其中所有的碳是sp杂化并形成六角网络结构,氢原子以交替形式从石墨烯平面的两端与碳成键,石墨烷表现出半导体性质,具有直接带隙。氮掺杂石墨烯或氮化碳(carbonnitride):在石墨烯晶格中引入氮原子后变成氮掺杂的石墨烯,生成的氮掺杂石墨烯表现出较纯石墨烯更多优异的性能,呈无序、透明、褶皱的薄纱状,部分薄片层叠在一起,形成多层结构,显示出较高的比电容和良好的循环寿命。生物相容性:羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团,从而大幅度提高材料的细胞和生物反应活性。石墨烯呈薄纱状与碳纳米管的管状相比,更适合于生物材料方面的研究。并且石墨烯的边缘与碳纳米管相比,更长,更易于被掺杂以及化学改性,更易于接受功能团。氧化性:可与活泼金属反应。还原性:可在空气中或是被氧化性酸氧化,通过该方法可以将石墨烯裁成小碎片。 石墨烯氧化物是通过石墨氧化得到的层状材料,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。加成反应:利用石墨烯上的双键,可以通过加成反应,加入需要的基团。稳定性:石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。 同时,石墨烯有芳香性,具有芳烃的性质

  • 石墨烯的应用范围

    [font=&]随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快,基于已有的研究成果,最先实现商业化应用的领域可能会是移动手机 、航空航天、新能源电池领域。[/font][b]基础研究[/b][font=&]石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义,它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。在二维的石墨烯中,电子的质量仿佛是不存在的,这种性质使石墨烯成为了一种罕见的可用于研究相对论量子力学的凝聚态物质--因为无质量的粒子必须以光速运动,从而必须用相对论量子力学来描述,这为理论物理学家们提供了一个崭新的研究方向:一些原来需要在巨型粒子加速器中进行的试验,可以在小型实验室内用石墨烯进行。[/font][font=&]零能隙的半导体主要是单层石墨烯,这种电子结构会严重影响到气体分子在其表面上的作用。单层石墨烯较体相石墨表面反应活性增强的功能是由石墨烯的氢化反应和氧化反应结果显示出来的,说明石墨烯的电子结构可以调变其表面的活性。另外,石墨烯的电子结构可以通过气体分子吸附的诱导而发生相应的变化,其不但对载流子的浓度进行改变,同时可以掺杂不同的石墨烯。[/font][b]传感器[/b][font=&]石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。 石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。 石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。[/font][b]晶体管[/b][font=&]石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下,目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性 石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz,超过同等尺度的硅晶体管。[/font][b]柔性显示屏新能源电池[/b][font=&]新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板,可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本,这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外,石墨烯超级电池的成功研发,也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题,极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。[/font][b]海水淡化[/b][font=&]石墨烯过滤器比其他海水淡化技术要使用的多。水环境中的氧化石墨烯薄膜与水亲密接触后,可形成约0.9纳米宽的通道,小于这一尺寸的离子或分子可以快速通过。通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细通道尺寸,控制孔径大小,能高效过滤海水中的盐分。[/font][b]储氢材料[/b][font=&]石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之成为储氢材料的最佳候选者。[/font][b]航空航天[/b][font=&]由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。2014年,美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器,就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。[/font][b]感光元件[/b][font=&]以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件,可望透过特殊结构,让感光能力比现有CMOS或CCD提高上千倍,而且损耗的能源也仅需原本10%。可应用在监视器与卫星成像领域中,可以应用于照相机、智能手机等。[/font][b]复合材料[/b][font=&]基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向, 其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能, 具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上,而随着对石墨烯研究的深入, 石墨烯增强体在块体金属基复合材料中的应用也越来越受到人们的重视。 石墨烯制成的多功能聚合物复合材料、高强度多孔陶瓷材料,增强了复合材料的许多特殊性能。[/font][b]生物[/b][font=&]石墨烯被用来加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化 ,同时也被用来制造碳化硅上外延石墨烯的生物传感器。同时石墨烯可以作为一个神经接口电极,而不会改变或破坏性能,如信号强度或疤痕组织的形成。由于具有柔韧性、生物相容性和导电性等特性,石墨烯电极在体内比钨或硅电极稳定得多。 石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长十分有效,而且不会伤害到人体细胞。[/font]

  • 石墨烯制备方法

    [b]机械剥离法[/b]机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动,得到石墨烯薄层材料的方法。这种方法操作简单,得到的石墨烯通常保持着完整的晶体结构。2004年,英国两位科学使用透明胶带对天然石墨进行层层剥离取得石墨烯的方法,也归为机械剥离法,这种方法一度被认为生产效率低,无法工业化量产。 虽然这种方法可以制备微米大小的石墨烯,但是其可控性较低,难以实现大规模合成。[b]氧化还原法[/b]氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化,增大石墨层之间的间距,在石墨层与层之间插入氧化物,制得氧化石墨(Graphite Oxide)。然后将反应物进行水洗,并对洗净后的固体进行低温干燥,制得氧化石墨粉体。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离,制得氧化石墨烯。最后通过化学法将氧化石墨烯还原,得到石墨烯(RGO)。这种方法操作简单,产量高,但是产品质量较低。氧化还原法使用硫酸、硝酸等强酸,存在较大的危险性,又须使用大量的水进行清洗,带大较大的环境污染。使用氧化还原法制备的石墨烯,含有较丰富的含氧官能团,易于改性。但由于在对氧化石墨烯进行还原时,较难控制还原后石墨烯的氧含量,同时氧化石墨烯在阳光照射、运输时车厢内高温等外界每件影响下会不断的还原,因此氧化还原法生产的石墨烯逐批产品的品质往往不一致,难以控制品质。[b]取向附生法[/b]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℃下渗入钌,然后冷却,冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面,最终镜片形状的单层的碳原子会长成完整的一层石墨烯。第一层覆盖后,第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的相互作用,而第二层后就几乎与钌完全分离,只剩下弱电耦合。但采用这种方法生产的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。[b]碳化硅外延法[/b]SiC外延法是通过在超高真空的高温环境下,使硅原子升华脱离材料,剩下的C原子通过自组形式重构,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯,但是这种方法对设备要求较高。[b]赫默法[/b]通过Hummer法制备氧化石墨 将氧化石墨放入水中超声分散,形成均匀分散、质量浓度为0.25g/L~1g/L的氧化石墨烯溶液,再向所述的氧化石墨烯溶液中滴加质量浓度为28%的氨水 将还原剂溶于水中,形成质量浓度为0.25g/L~2g/L的水溶液 将配制的氧化石墨烯溶液和还原剂水溶液混合均匀,将所得混合溶液置于油浴条件下搅拌,反应完毕后,将混合物过滤洗涤、烘干后得到石墨烯。[b]化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法[/b]化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法即(CVD)是使用含碳有机气体为原料进行[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积制得石墨烯薄膜的方法。这是目前生产石墨烯薄膜最有效的方法。这种方法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特点,但现阶段成本较高,工艺条件还需进一步完善。由于石墨烯薄膜的厚度很薄,因此大面积的石墨烯薄膜无法单独使用,必须附着在宏观器件中才有使用价值,例如触摸屏、加热器件等。[b]低压[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法[/b]是部分学者使用的,其将单层石墨烯在Ir表面上生成,通过进一步研究可知,这种石墨烯结构可以跨越金属台阶,连续性的和微米尺度的单层碳结构逐渐在Ir表面上形成。 毫米量级的单晶石墨烯是利用表面偏析的方法得到的。厘米量级的石墨烯和在多晶Ni薄膜上外延生长石墨烯是由部分学者发现的,在1000℃下加热300纳米厚的Ni 膜表面,同时在CH4气氛中进行暴露,经过一段时间的反应后,大面积的少数层石墨烯薄膜会在金属表面形成。

  • 石墨炉测锡

    石墨炉测固定汚染源中锡,玻璃纤维滤筒的空白值是多少,有没有整个实验的标准曲线

  • 【转帖】再来谈谈“石墨烯”

    石墨烯—改变世界的新材料 我们每个人都有使用铅笔的经历,但几乎没有人意识到当我们用铅笔在纸上留下字迹的同时也不知不觉地制造出了很有可能在不久的将来改变人类生活的新材料。这种目前在科学界最热门的材料就是石墨烯。顾名思义,石墨烯与石墨有紧密的联系。我们知道,石墨是一类层状的材料,它是由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成的。由于层间的作用力较弱,因此石墨层间很容易互相剥离,形成薄的石墨片,这也正是铅笔能在纸上留下痕迹的原因。这样的剥离存在一个最小的极限,那就是单层的剥离,即形成厚度只有一个碳原子的单层石墨,这就是石墨烯。但长久以来,科学家们从理论上一直认为这种纯粹的二维晶体材料是无法稳定存在的,一些试图制备石墨烯的工作也均以失败而告终。直到2004年,英国曼彻斯特大学的A. Geim教授及其合作人员凭借极大的耐心与一点点运气终于如大海捞针般首次发现了石墨烯。他们采取的手段与铅笔写字有异曲同工之妙,即通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小,最终通过显微镜在大量的薄片中寻找到了理论厚度只有0.34纳米(约为头发直径的二十万分之一)的石墨烯。这一发现在科学界引起了巨大的轰动,不仅是因为它打破了二维晶体无法真实存在的理论预言,更为重要的是石墨烯的出现带来了众多出乎人们意料的新奇特性,使它成为继富勒烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料。而Geim教授也凭借这一发现获得了2008年诺贝尔物理学奖的提名。 石墨烯这一目前世界上最薄的物质首先让凝聚态物理学家们惊喜不已。由于碳原子间的作用力很强,因此即使经过多次的剥离,石墨烯的晶体结构依然相当完整,这就保证了电子能在石墨烯平面上畅通无阻的迁移,其迁移速率为传统半导体硅材料的数十至上百倍。这一优势使得石墨烯很有可能取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。目前科学家们已经研制出了石墨烯晶体管的原型,并且乐观地预计不久就会出现全由石墨烯构成的全碳电路并广泛应用于人们的日常生活中。此外,二维石墨烯材料中的电子行为与三维材料截然不同,无法用传统的量子力学加以解释,而必须运用更为复杂的相对论量子力学来阐释。因此石墨烯为相对论量子力学的研究提供了很好的平台,而在这之前科学家们只能在高能宇宙射线或高能加速器中对该理论进行验证,如今终于可以在普通环境下轻松开展研究了。 石墨烯还具有超高的强度,碳原子间的强大作用力使其成为目前已知的力学强度最高的材料,并有可能作为添加剂广泛应用于新型高强度复合材料之中。石墨烯良好的导电性及其对光的高透过性又让它在透明导电薄膜的应用中独具优势,而这类薄膜在液晶显示以及太阳能电池等领域至关重要。另外,石墨烯在高灵敏度传感器和高性能储能器件方面也已经展示出诱人的应用前景。可以说,石墨烯的出现不仅给科学家们提供了一个充满魅力与无限可能的研究对象,更让我们对其充满了期待,也许在不久的将来,石墨烯就会为我们搭建起更加便捷与美好的生活。 看了以上的介绍,如果你对石墨烯产生了兴趣的话,不妨也可以尝试着DIY一下。其实很简单,只要你一点石墨、有一卷胶带和一台显微镜就可以了,当然还要加上足够的耐心。好了,现在你就可以像Geim教授一样开始在科学世界中的探索了。原文转自http://www.nimte.cas.cn/kxcb/kpwz/200908/t20090821_2430423.html编写人:周旭峰

  • 石墨烯的化学性质及特点

    石墨烯的化学性质与石墨类似,石墨烯可以吸附并脱附各种原子和分子。当这些原子或分子作为给体或受体时可以改变石墨烯载流子的浓度,而石墨烯本身却可以保持很好的导电性。但当吸附其他物质时,如H和OH时,会产生一些衍生物,使石墨烯的导电性变差,但并没有产生新的化合物。因此,可以利用石墨来推测石墨烯的性质。例如石墨烷的生成就是在二维石墨烯的基础上,每个碳原子多加上一个氢原子,从而使石墨烯中sp碳原子变成sp杂化。 可以在实验室中通过化学改性的石墨制备的石墨烯的可溶性片段。化合物氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。体相石墨经发烟浓酸溶液处理后,石墨烯层被氧化成亲水的石墨烯氧化物,石墨层间距由氧化前的3.35?增加到7~10?,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。XPS、红外光谱(IR)、固体核磁共振谱(NMR)等表征结果显示石墨烯氧化物含有大量的含氧官能团,包括羟基、环氧官能团、羰基、羧基等。羟基和环氧官能团主要位于石墨的基面上,而羰基和羧基则处在石墨烯的边缘处。石墨烷(graphane):可通过石墨烯与氢气反应得到,是一种饱和的碳氢化合物,具有分子式(CH)n,其中所有的碳是sp杂化并形成六角网络结构,氢原子以交替形式从石墨烯平面的两端与碳成键,石墨烷表现出半导体性质,具有直接带隙。氮掺杂石墨烯或氮化碳(carbonnitride):在石墨烯晶格中引入氮原子后变成氮掺杂的石墨烯,生成的氮掺杂石墨烯表现出较纯石墨烯更多优异的性能,呈无序、透明、褶皱的薄纱状,部分薄片层叠在一起,形成多层结构,显示出较高的比电容和良好的循环寿命。生物相容性:羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团,从而大幅度提高材料的细胞和生物反应活性。石墨烯呈薄纱状与碳纳米管的管状相比,更适合于生物材料方面的研究。并且石墨烯的边缘与碳纳米管相比,更长,更易于被掺杂以及化学改性,更易于接受功能团。氧化性:可与活泼金属反应。还原性:可在空气中或是被氧化性酸氧化,通过该方法可以将石墨烯裁成小碎片。 石墨烯氧化物是通过石墨氧化得到的层状材料,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。加成反应:利用石墨烯上的双键,可以通过加成反应,加入需要的基团。稳定性:石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。 同时,石墨烯有芳香性,具有芳烃的性质

  • 【分享】石墨烯研究新思路(附论文)

    [size=5] 国内外对多壁碳碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的很多,经过浓硝酸氧化处理之后,多壁碳纳米管的端口被打开并在缺陷处引入大量的羟基与羧基,这是原位合成复合材料的基础;所得复合粉体中仅有碳管和羟基磷灰石两种物相,其中纳米级的短棒状羟基磷灰石均匀吸附在碳纳米管表面,形成了较强的界面结合。 [/size][size=5][url=http://www.sinocarbon-cas.com/NeiRong_63122_88795_cn.html]石墨烯[/url]跟钻石一样,都是纯碳。它由六边形网状原子构成,通过电子显微镜观察,它看起来很像蜂巢或者一块细铁丝网。虽然它很结实,但是柔韧性跟塑料包装一样好,可以随意弯曲、折叠或者像卷轴一样卷起来。铅笔里的笔芯——石墨是由堆叠在一起的石墨烯制成的。虽然每层石墨烯都很坚韧,但是层与层之间的连接非常不牢固,因此当你用铅笔写字时,纸上就会留下一道黑印。[/size][size=5]石墨烯的潜在应用方向包括触摸屏、太阳能电池、能量储存装置、手机和高速电脑芯片。然而杰姆表示,要用这种材料取代电脑芯片里的基本电子材料硅,还需要很长时间。5年前他第一个发现如何制成石墨烯。麻省理工学院研究石墨烯的研究人员托马斯帕拉库斯(Tomas Palacios)说:“在最近和这项研究的中期阶段,石墨烯很难取代硅,成为电脑电子的主要材料。硅是一项价值数万亿美元的产业,完美的硅加工技术已经产生40多年。” 目前国内外还没有羟基磷灰石与石墨烯复合材料的报道,现在提供一些国际碳纳米管相关论文,供大家参考,相信不久就会有大作出现。[/size][size=4][url=http://www.sinocarbon-cas.com/](石墨烯专家)[/url][/size]

  • 石墨炉做固定污染源的镍,空白低

    昨天用石墨炉做固定污染源的镍,做出来空白跟曲线浓度都偏低,空白测出来0.004的吸光度,其他浓度也都低,不过线性还行0.9991。做完都说吸光度太低,不能用,求大神指导一下加热程序是100 120 200 2100 2400。平常测出来空白是0.020。

  • 求助氧化石墨烯的拉曼测定方面

    各位老师我想问一下大家对于氧化石墨烯的拉曼怎么测定的呢,我原始的氧化石墨烯不管是溶液还是固体状态我用752nm的拉曼波长去扫都测不出D、G峰,但是我改性之后的溶液去测就可以很好的测出D、G峰我想问一下这是什么原因呢?有没有什么办法在不改变波长的条件下测出原始氧化石墨烯的拉曼波长吗?我们这边只有752波长的拉曼

  • 导电材料--石墨烯

    石墨烯是一种二维晶体,最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”(electric charge carrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。 发展简史。第一:石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100 纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂;第二:石墨烯是世界上导电性最好的材料,电子在其中的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄,强度超大的特性,石墨烯可被广泛应用于各领域,比如超轻防弹衣,超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由于其高传导性、高比表面积,可适用于作为电极材料助剂 石墨烯出现在实验室中是在2004年,当时,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。 因此,两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。 石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构, 它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tube, CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite), 因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 是目前最理想的二维纳米材料.。理想的石墨烯结构是平面六边形点阵,可以看作是一层被剥离的石墨分子,每个碳原子均为sp2杂化,并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键,π电子可以自由移动,赋予石墨烯良好的导电性。二维石墨烯结构可以看是形成所有sp2杂化碳质材料的基本组成单元。

  • 电子间相互作用是石墨烯具备超性能的关键

    中国科技网讯 作为一种超薄、超强、超柔和超高速的导电体,石墨烯已被电子领域视为具有广泛应用的神奇材料。但要想充分发挥石墨烯的巨大潜力,科学家们首先必须了解石墨烯的超能力从何而来。据物理学家组织网8月3日(北京时间)报道,美国科学家已经朝这个方向迈出了最新一步:他们的研究首次证实,石墨烯中电子间的相互作用是石墨烯具有非凡性能的关键。相关论文已发表于《自然·物理学》杂志。 电子在石墨烯中能以接近光速的速度行进,是硅材料中电子移动速度的100倍。由于石墨烯中的电子表现得与没有质量的极端相对论性自由电子一样,而科学家保罗·狄拉克在1928年用狄拉克方程描述了相对论性的电子行为,因此石墨烯中的电荷载体也被称为“狄拉克准粒子”,也就是无质量的狄拉克费米子。领导该研究的美国加州大学伯克利分校物理学家迈克尔·克罗米说:“石墨烯中的电子对带电杂质制造的库仑势作出的回应与传统的原子—杂质系统中非相对论性电子的表现应该极为不同。然而,直到现在,与这种极端相对论性系统有关的许多关键理论预言都还没有得到检验。” 而他带领的研究小组首次在显微尺度上观测并记录了一个门控石墨烯设备中电子和空穴是如何对库伦势作出回应的,从而为“电子间相互作用是石墨烯非凡性能的关键”的理论提供了实验支撑。他们先在最常见的半导体基底二氧化硅衬底上放置氮化硼薄片,然后在薄片上沉积一个石墨烯层,由此制成一个门控设备,并利用超高真空扫描隧道显微镜(STM)对门控设备进行探测。同时,他们用显微镜的尖端自动操纵钴单体在石墨烯片上构建出钴三聚体来作为制造库伦势的带电杂质。 超高真空扫描隧道显微镜通过记录石墨烯电子结构的空间变化,展示了电子和空穴对库伦势作出的回应。将实验中观测到的电子—空穴不对称与理论模拟相比较,研究小组不仅能够验证相关的理论预测,而且还发现石墨烯的介电常数足够小,而这正是电子间相互作用决定了石墨烯非凡性能的佐证,并且对于理解石墨烯中的电子如何移动非常重要。 “有些研究人员认为,电子与电子的相互作用对石墨烯的内在性能而言并不重要,但另一些专家的观点相反。我们首次用图像展示了极端相对论性电子如何通过重新排列自己来对库仑势作出回应,证明了电子间相互作用是决定石墨烯性能的一个重要因素。”克罗米说。(记者 陈丹) 总编辑圈点: 硬度超过钻石,却可像橡胶一样伸展;导电和导热性能超过任何铜线,重量却几乎为零;把20万片晶体薄膜叠加到一起,也只有一根头发丝那么厚——这就是石墨烯,一种堪称神奇的“超级材料”。而其超能力从何而来,文中所述或可看出端倪。制造“太空电梯”缆线、代替硅生产超级计算机、做人工光合作用高效催化剂……石墨烯的超能力或许远非如此,而了解了其“能量”由来,无疑会加速石墨烯潜力的发掘。 《科技日报》(2012-8-4 一版)

  • 【求助】钴用石墨炉怎么测定

    钴用石墨炉,需不需要开氚灯?标准为1,2,3ppb,我们做时,发现开氚灯时,读书很小,相差很小,并且不成直线。开氚灯时,读书很大,相差很小,也不成直线。

  • 【分享】固体样品直接进样石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中的Pb

    应用analytikjena公司SSA600全自动固体进样装置石墨炉原子吸收光谱法测定土壤中的Pb。此方法采用固体样品直接进样方式,省略土壤消解等繁琐步骤,大大缩短土壤样品的测定时间,消除由于复杂的消解过程所带来的各种干扰和误差。此方法经多种标土验证,效果甚佳。

  • 功能化石墨烯复合材料与蛋白质分离纯化

    [color=#333333]石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,其具有独特而优异的物理化学性质,故引起了科学界及工程界的广泛关注。石墨烯巨大的比表面积使其成为一种潜在的固相吸附材料。为了实现复杂基体样品中蛋白质的高选择性分离纯化,本文制备了一系列功能化石墨烯复合材料,研究了其在蛋白质选择性分离纯化中的应用,建立了满足不同类型的复杂基体样品(全血,鸡蛋清和细胞裂解液)中目标蛋白质的高选择性分离纯化方法。第一章简要综述了石墨烯的研究历史,结构性质及其合成方法。概述了石墨烯的表面功能化,石墨烯复合材料的制备,以及石墨烯及其复合材料在样品预处理等领域中的应用进展。第二章制备了一种新型功能化石墨烯复合材料。通过共价功能化的方式,氧化石墨烯(GO)表面依次经过环氧氯丙烷(ECH),亚氨基二乙酸(IDA)和1-苯硼酸(1-PBA)修饰后,再进一步螫合镍金属离子得到复合材料。复合材料由FT-IR, XRD, SEM, TGA和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]等手段进行表征。[/color]

  • 石墨烯主要分类

    主要分类 [b]折叠单层石墨烯[/b] 单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 [b]折叠双层石墨烯[/b] 双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 [b]折叠少层石墨烯[/b] 少层石墨烯(Few-layer):指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 [b]折叠多层石墨烯[/b] 多层石墨烯又叫厚层石墨烯(multi-layer graphene):指厚度在10层以上10nm以下苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。

  • 石墨烯量子晶体管可用作DNA感测器

    科技日报 2013年11月05日 星期二 科技日报讯 在基因组测序技术领域,科学家在不断追求速度更快、成本更低的方法和设备。据物理学家组织网10月30日报道,最近,美国伊利诺斯大学厄本那—香槟分校最近开发出了一种新奇的方法:把石墨烯纳米带(GNR)夹在两层有纳米孔(内径约1纳米)的固体膜中间,再让DNA分子穿过这种“三明治”设备,以此来感知辨认所通过的DNA碱基对。 研究人员设计的DNA感测器是一种以石墨烯为基础的场效应类晶体管设备,能探测DNA链的旋转和位置结构。实现这一点的关键是利用了石墨烯的电学性质,制成的GNR可以多方调节,改变它的边缘形状、载流子浓度、纳米孔位置等,由此来调节它的电导率和对外部电荷的灵敏度。 “在这一专业领域,当前主要的实验研究是模型模拟。”这里面临着许多难题和挑战,让-皮埃尔·莱伯顿教授介绍说,常用的密度泛函理论(DFT,一种物理学和化学中所用的量子力学模型方法,用于研究多物体系统的电子结构),仅限于固体系统中,而我们所处理的是一种固—液混合系统。此外,DFT还要对石墨烯纳米带假设一些过于简单和理想化的条件,比如GNR宽度要一致,边缘要规则,纳米孔还要位于石墨烯带的中心,没有电解液的静电穿透等。 “在我们的方法中,我们使用一种多轨道紧绑(TB)技术,比DFT处理的原子数量要大得多,而且考虑了GNR宽度不一,边缘不规则,以及纳米孔大小和位置不同等问题。”莱伯顿解释说。此外,他们用一种多尺度法处理了双混系统。 研究人员指出,其他领域也可能从这项研究中受益。比如开发新的小型生物电子设备,广泛用于个体化医疗。莱伯顿说:“从更广泛的意义上说,这是生物学与纳米电子学在分子水平上的互动。纳米电子设备带给我们控制生物信息的可能,利用生物处理海量信息的能力,开辟信息处理技术的新天地。”(常丽君)

  • 【原创大赛】浅谈石墨烯的转移方法

    【原创大赛】浅谈石墨烯的转移方法

    石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜,科学家对其应用前景充满希望,但由于石墨烯只有一个或几个原子厚度,所以规模化制备和转移仍是石墨烯研究的一个重大课题,今天借第十一届原创大赛的平台,跟他们一起浅谈下我在学习过程中了解到的石墨烯转移方法。石墨烯的理论性能非常优异,电导率非常高,热导率比一般材料都高两个量级,迁移率能达到硅的100倍,尽管如此,石墨烯产业化还很困难,除去合成的石墨烯性能达不到理论值(因为CVD法合成的石墨烯是多晶的,性能比单晶的还差很多),转移过程对石墨烯的性能影响也很大,较差的转移方法会导致石墨烯性能的大幅下降。由于石墨烯本身很柔软,很薄,超声清洗和接触式清洗都适用,因此,寻求一种干净的转移方法至关重要。目前,最常用的转移方法又两种:一种是应用PMMA作为载体材料将石墨烯转移到目标基体上,这种方法是先将PMMA旋涂在石墨烯上,然后刻蚀掉金属基体,再将石墨烯和PMMA转移到目标基体上,最后用溶剂冲洗掉PMMA,这样会造成PMMA和溶剂残留,且溶剂冲洗会损坏石墨烯,大面积石墨烯也不易旋涂PMMA,金属基底也不能循环利用;另一种方法是roll-to-roll(R2R),即用热释放带(TRT)做短暂支撑,这种方法可转移大面积连续性好的石墨烯,但热释放带上的有机粘合剂会对石墨烯造成很大的污染,这两种方法都是依靠化学粘合力转移石墨烯。转移石墨烯的方法有很多,按照是否刻蚀基底将其分为两大类。[b][b]刻蚀转移法(etch)[/b][/b]虽然此类方法没避免刻蚀,但较传统转移方法有很大的改进,下面介绍三种方法。[b](1)静电荷法[/b]种方法利用静电力将石墨烯转移到目标基体上,叫做“clean-lifting transfer(CLF)”,它不引入任何类似PMMA的有机基体,省去了将石墨烯先转移到过渡膜上的步骤,直接将其和目标基体利用静电荷吸引结合在一起[sup][/sup],具体步骤如图1,先用静电发生器(SIMCO,18kv)在目标基体上铺均匀的负电荷,操作时距基体一英尺,然后利用静电吸引将Cu基上生长的石墨烯贴在上面,随后用Fecl[sub]3[/sub]溶液刻蚀Cu基体,刻蚀后用去离子水冲洗掉残留的腐蚀剂,最后用N[sub]2[/sub]进行烘干,就得到单层石墨烯,但由于单层石墨烯没有足够高的面导电性,所以重复步骤A-D可获得多层石墨烯。此外,这种方法还对目标基体进行疏水自组装预处理,可提高其与石墨烯的粘结力,也可减少刻蚀和去离子水冲洗过程中的杂质污染。转移后,用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子谱(XPS)对石墨烯进行表征,发现转移后的石墨烯表面质量很高,面积也很可观。[align=center] [img=,493,180]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240945220391_9944_3495746_3.png!w493x180.jpg[/img][/align][align=center]图1 静电荷法转移石墨烯的过程[/align]此法可实现大面积石墨烯转移,避免了残留过渡膜和有机溶液的污染(直接转移到目标基体上),且层数可控;虽采用自组装预处理减少Fecl[sub]3[/sub]残留,但不能循环利用Cu基体造成成本很高,且多层叠加转移表面的平整性仍需要改进。[b](2)塑封法[/b] 这个方法是一个国内硕士生发对传统PMMA法进行改进提出的,虽有很多局限性,但想法很好。传统PMMA转移法只能小面积转移,此方法用塑封膜代替PMMA(塑封膜上有一层环氧树脂),解决了大面积不能旋涂的问题,对Cu基上的石墨烯进行压印,特别的是,在Cu基体下垫一层PET,压印时保证平整。压印使用塑封机(如图2(a)),压印后用marbles’ rechant(对石墨烯损伤小且刻蚀速度快,半小时内)将Cu刻蚀掉并用去离子水反复冲洗,减少刻蚀液的残留[sup][/sup]。转移后仅对石墨烯进行了压前压后电阻的测试与比较,对表面质量未进行表征。这种方法结合生活实际,在刻蚀液上和过渡膜上进行改进,且能实现大面积转移;但仍然不能避免Cu基体的刻蚀,就会不可避免地引入杂质,塑封膜虽然解决了大面积转移问题,但去除塑封膜仍会需要有机溶液,所以这种方法仅仅提供了一个较新的思路,还需改进。[align=center][img=,437,483]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240945453094_1101_3495746_3.png!w437x483.jpg[/img] 图2 (a)塑封机 (b)塑封后的石墨烯[/align][b](3)压敏胶膜法(PSDF)[/b] 如图3所示,这种方法在经典的刻蚀Cu基底-PMMA做支撑膜的方法上做了改变,将PMMA换成PSAF(pressure sensitive adhesive films),因为PMMA是刚性膜,所以保持的Cu的纹理使其与目标基底不能完全贴合,而PSAF有很好的可塑性,可以对其施加均匀压力使石墨烯与目标基底完美贴合,使转移的石墨烯更平整,残留物更少(PMMA难去除干净),操作也很简单,室温就可以操作,因此石墨烯的性质得到了较好的保留,但仍然涉及到Cu的刻蚀,成本较高,也会引入掺杂(刻蚀液)。 [align=center][img=,690,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240946549563_6794_3495746_3.png!w690x223.jpg[/img] 图3 PMMA-PSAF转移石墨烯示意图[/align][align=center](a) PMMA转移石墨烯过程 (b) PASF转移石墨烯过程[/align][b][b]避免刻蚀转移法[/b][/b]刻蚀的方法不仅浪费时间,而且基体只能用一次,成本高,还会引入FeCl[sub]3[/sub]等刻蚀液杂质,所以越来越多的研究者致力于避免刻蚀的方法,已经有了不错的进展,下面介绍一些比较成功的方法。[b][b](1)液体聚合物法[/b][/b] 传统的PMMA转移法难以实现大面积转移,且需刻蚀基体,本方法经过改进,可以解决这两个问题。过程简单如图4所示,将液态PDMS注入放有Co基石墨烯的盒子中,去除气泡、固化后进行分离[sup][/sup]。特别之处是通过改变液体聚合物的固液比来控制转移石墨烯的层数(不同固液比粘结力不同),通过四组实验(固液比为2:1、5:1、10:1和20:1)发现,固液比为10:1时转移的石墨烯性能最好,可实现多层石墨烯转移(此时Co基上只留下一层石墨烯)。转移后,用AFM对表面细节进行观察,并用拉曼光谱对表面质量和转移层数进行表征。 [align=center][img=,446,374]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240947284114_9838_3495746_3.png!w446x374.jpg[/img][/align][align=center]       图4 用液态PDMS转移Co基上生长的石墨烯[/align] 这种方法步骤简介,成本低,不用刻蚀基体,转移的石墨烯质量好,特别的是可控制转移石墨烯的层数;需改进的是去除残留的PDMF和有机溶剂残留。[b](2)聚苯乙烯膜压印法(PS)[/b] 由字面意思可看出,此方法是用PS和金属基体上的石墨烯进行压印,采用两种设备,分别是晶体真空黏贴机和热压印机,后者较前者更经济实惠,压印时在上下均垫上Si晶片(如图5)。特别地,PS表面进行叠氮处理(涂一层TFPA),可以提高其与石墨烯表面的粘结力,为了更好地涂覆TFPA,对PS先进行等离子处理[sup][/sup]。比较两种设备压印的质量时用到了AFM、XPS、Raman、Micro-Raman,表面质量表征结果都良好。[sup] [/sup][align=center][img=,453,254]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240947556844_2050_3495746_3.png!w453x254.jpg[/img][/align] [align=center]图5 两种压印机组成 (a)热压印机 (b)晶体真空黏贴机[/align]这种方法重点在于控制压力得到均匀的石墨烯,在不同压力下比较,发现25N时石墨烯可以很好地转移,两种设备转移质量均很好,但晶体真空黏贴机得到石墨烯连续性更好,参与应变较小。[b](3)CO插排法[/b]这个方法很特别,适用于亚单层石墨烯的转移。其原理是利用CO的部分压力(0-0.6MPA)解耦(如图6),特别是去除四周压力后CO仍存在,以便进行接下来的转移。[align=center] [img=,228,136]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240948235414_1368_3495746_3.png!w228x136.jpg[/img] [/align][align=center]图6 CO插进Pt和石墨烯之间示意图[/align][align=center] [img=,364,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240948468875_2508_3495746_3.png!w364x223.jpg[/img] [/align][align=center]图7CO插排法转移石墨烯过程[/align] 如图7所示为转移过程:在CO氛围下加压(0.2、0.4、0.6MPA)超过一小时,然后分别用两种方法转移,第一种用PDMS法,第二种用去离子水做剥离剂,发现0.6MPa时转移效果最好。很明显,用去离子水做剥离剂不会引入杂质,但是转移面积较小。转移后用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼(Raman)对表面进行观察和表征,发现表面质量很好[sup][/sup]。这个方法巧妙地用去离子水做了剥离剂,这样不会引入其他杂质,但由于水的表面张力会产生过大的压力,不能大面积转移。不可否认的是,这是一个很好地方向,既不用刻蚀基体也不用聚合物膜,能获得纯度很高的石墨烯,所以寻找一种表面张力小的液体也许会解决这一问题,还应考虑的是,CO是一种易燃易爆的有毒气体,操作起来有安全隐患。[b](4)水泡法[/b] CVD法制得石墨烯后,在石墨烯上旋涂一层PMMA(310nm),烘烤7min(图b),为了剥离时不皱和更容易操作,在PMMA上粘一层Kapton 胶带(3M 5413),再用聚四氟乙烯棒滚压(图c)。然后将粘有胶带的铜基底置于90度的去离子水中2h(图d),这个过程中,去离子水渗入石墨烯和铜箔之间,然后,用镊子轻轻揭下胶带,粘在目标基底上,在140度条件下烘干40min,冷却20min揭下胶带,用丙酮冲洗,去除残胶,最后进行退火(300度下10min,350度下5min)去除PMMA。[align=center][img=,690,367]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240949142744_2612_3495746_3.png!w690x367.jpg[/img] [/align][align=center]图8 水泡法转移石墨烯[/align] 这种方法转移石墨烯成功的几率可以达到90%,并且石墨烯不会褶皱,也不会引入NaOH之类的杂质。虽然质量不如文献上报道的质量最优的石墨烯好,但之后用刻蚀Cu的经典法和水泡法对CVD法制得的同一批石墨烯进行表征,拉曼光谱验证两种方法均是单层石墨烯(G/2D=0.5),且水泡法的D峰更低,说明引入的缺陷更少,G峰较窄,说明结构紊乱较少。经典法G峰篮移说明其较多P掺杂。此方法操作简便,但依旧涉及到胶带和PMMA,去除干净成为关键问题。[b](5)电解水法[/b]电解水法转移石墨烯是速度最快的一个方法,引入杂质也较少,所以有很好的发展前途。操作起来也很简单,首先在Pt基上的石墨烯表面旋涂一层PMMA(图9(a)),然后用其做阴极,Pt片做阳极,水溶液中加入NaOH(1mol/L),通入电流后反应开始(图9(b)),几十秒内反应就可以完成,可看见H[sub]2[/sub]气泡将石墨烯/PMMA与Pt基分离( 2H[sub]2[/sub]O(l)+2e[sup]- [/sup]→H2(g)+2OH(aq)),H[sub]2[/sub]气泡提供一种轻微持续的力,被分离的石墨烯/PMMA被红色箭头标示出来[sup][/sup]。烘干后用AFM和Raman对石墨烯进行观察表征,结果表明表民质量良好。用Cu基底生长的石墨烯,发现Cu会被反应一部分,所以本实验选Pt生长的石墨烯,但Pt的价格又比Cu高出很多,加大了成本。Wang等用Cu生长的石墨烯重复了上述实验(用0.05mol/L的K[sub]2[/sub]S[sub]2[/sub]O[sub]8[/sub]做电解液),由于 Cu(s) + S[sub]2[/sub]O[sub]8[/sub]2-(aq) →Cu2++2SO[sub]4[/sub]2-(aq),一小部分Cu被溶解,但与此同时生成的CuO和Cu[sub]2[/sub]O(3Cu2+(aq) +4OH-(aq)+2e-→Cu[sub]2[/sub]O(s)+CuO(s)+ 2H[sub]2[/sub]O(l))会阻止铜基底继续被刻蚀。反应结束后,用AFM检测出被刻蚀的Cu不超过40nm,是很小的一部分,对于厚度25um的铜基底来说,影响不大,可以反复使用,这样就在很大程度上节省了成本,有利于产业化。 此方法反应速度非常快,所以若气泡鼓出的速度过快,会损伤石墨烯,所以应该控制电化学反应速度,也可以像图示那样用镊子夹着慢慢向下放,这样反应就不会过于激烈。为了让石墨烯有更好地支撑,可以在PMMA膜上再加一个轻质支架[sup][/sup]。虽然这种方法简单快捷,但依旧使用PMMA做支撑膜,避免不了残留的PMMA对石墨烯性能的损害。[align=center] [img=,675,233]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/10/201810240949421061_194_3495746_3.png!w675x233.jpg[/img][/align][align=center]图9 电解水法转移石墨烯过程[/align][align=left]以上是我在研究石墨烯过程中了解到的石墨烯转移方法,不足之处请大家指出完善,共同交流学习![/align]

  • 【资料】石墨炉的优点

    石墨炉的优点是:试样原子化效率高,不被稀释,原子在吸收区域平均停留时间长,灵敏度比火焰法高。石墨炉加热后,由于有大量碳存在,还原气氛强;石墨炉的温度可调,如有低温蒸发干扰元素,可以在原子化温度前分馏除去。样品用量少,并且可以直接固体进样。原子化温度可以自由调节,因此可以根据元素的原子化温度不同,选择控制温度。石墨炉的缺点是:装置复杂。样品基体蒸发时,可能造成较大的分子吸收,石墨管本身的氧化也会产生分子吸收,石墨管等固体粒子还会使光散射,背景吸收大,要使用背景校正器校正。管壁能辐射较强的连续光,噪声大。因为石墨管本身的温度不均匀,所以要严格控制加入样品的位置,否则测定重现性不好,精度差。

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