石墨烯 结构、制备方法与性能表征PDF电子书下载

1绪论 1

1.1碳的同素异形体 2

1.2从石墨到石墨烯 4

1.3石墨烯与碳纳米管 5

参考文献 7

2石墨烯的发现、结构与性能简介 8

2.1石墨烯的发现 8

2.2石墨烯的结构 11

2.3石墨烯的性能简介 12

参考文献 15

3石墨烯的结构表征技术 17

3.1光学显微分析 17

3.2电子显微结构 18

3.3扫描探针显微结构 22

3.4拉曼光谱 25

参考文献 27

4石墨烯的制备方法 29

4.1固相法 29

4.1.1机械剥离法 29

4.1.2外延生长法 30

4.2液相法 31

4.2.1氧化还原法 31

4.2.2超声分散法 34

4.2.3有机合成法 34

4.2.4溶剂热法 35

4.3气相法 36

4.3.1化学气相沉积法 36

4.3.2等离子增强 45

4.3.3火焰法 46

4.3.4电弧放电法 47

参考文献 48

5石墨烯的基本性能 52

5.1低维纳米材料及其基本性能 52

5.2石墨烯的电子结构与电学与光学性能 54

5.2.1石墨烯的电子能带结构 54

5.2.2石墨烯的电子态密度 56

5.2.3石墨烯纳米结构的电子性质 57

5.2.4双层和多层石墨烯 61

5.3石墨烯的力学与热学性能 62

5.3.1石墨烯的形貌 62

5.3.2石墨烯的力学性质 63

5.3.3石墨烯边缘的结构与力学 65

5.3.4石墨烯的声子结构 66

5.3.5石墨烯的热学性质 67

5.4石墨烯的化学性能 69

5.4.1氧化石墨烯 69

5.4.2氢化石墨烯 72

5.4.3其他化学修饰与掺杂 74

5.4.4石墨烯与基底之间的相互作用 74

参考文献 75

6石墨烯二维薄膜材料 82

6.1石墨烯在太阳能电池窗口层上的应用 83

6.2石墨烯／半导体异质结 86

6.2.1石墨烯／硅太阳能电池的组装和性能表征 86

6.2.2二氯氧硫（SOCI2）改性对石墨烯／硅太阳能电池的影响 89

6.2.3硝酸改性对石墨烯／硅太阳能电池的影响 100

6.3石墨烯／碳纳米管复合薄膜 101

6.3.1石墨烯／碳纳米管复合结构的制备 102

6.3.2石墨烯／碳纳米管复合薄膜的表征 107

6.3.3石墨烯／碳纳米管复合薄膜的光电性能 107

参考文献 111

7石墨烯电子器件 114

7.1石墨烯场效应晶体管 114

7.1.1石墨烯的场效应 114

7.1.2石墨烯场效应晶体管的几种结构 115

7.1.3石墨烯场效应晶体管的应用 120

7.2石墨烯光学器件 124

7.2.1大面积石墨烯透明电极 124

7.2.2石墨烯透明电极的几个典型应用 126

7.3石墨烯太阳能电池 128

7.3.1石墨烯在有机聚合物太阳能电池中的应用 128

7.3.2石墨烯在染料敏化太阳能电池中的应用 131

7.3.3石墨烯／半导体太阳能电池 133

7.4石墨烯NEMS器件 134

7.5石墨烯量子效应器件 136

参考文献 139

8石墨烯复合材料 143

8.1聚合物基石墨烯复合材料 143

8.1.1力学性能 143

8.1.2电学性能 147

8.1.3热学性能 148

8.2石墨烯纸 149

参考文献 151

9石墨烯储能器件 154

9.1电化学电容器 154

9.1.1双电层电容器 156

9.1.2法拉第赝电容器 158

9.1.3石墨烯在超级电容器中的应用 159

9.1.4石墨烯基复合材料在超级电容器中的应用 162

9.2锂离子电池 164

9.2.1石墨烯在锂离子电池中的应用 165

9.2.2石墨烯复合材料在锂离子电池中的应用 168

参考文献 170

10石墨烯的未来 174

10.1推动二维材料的发展 175

10.2石墨烯能取代硅吗 176

10.3石墨烯的单晶生长 177

10.4石墨烯的能带结构控制 178

10.4.1石墨烯的能隙控制 178

10.4.2石墨烯与拓扑绝缘体 179

10.5碳的其他同素异形体 180

10.6全碳结构的应用 180

参考文献 182