第1章 碳纳米材料简介 1
1.1碳元素 1
1.2碳纳米材料 2
1.2.1富勒烯 2
1.2.2碳纳米管 3
1.2.3石墨烯 4
参考文献 6
第2章 石墨烯的发现、基本结构和性质 7
2.1石墨烯的发现和历史 7
2.2石墨烯的基本结构和性质 8
2.2.1石墨烯的电子性质和能带结构 9
2.2.2电荷传输性质 10
2.2.3石墨烯的光学性质 10
2.2.4石墨烯的热导性质 10
2.2.5石墨烯的力学性质 11
2.2.6石墨烯的透气性 11
2.2.7石墨烯的重要化学性质 11
2.3石墨烯的合成制备方法 12
2.3.1机械剥离法 12
2.3.2外延生长法 13
2.3.3化学气相沉积法 13
2.3.4 化学剥离法 13
2.3.5化学合成法 14
2.4石墨烯的检测和分析方法 14
2.4.1光学显微镜 15
2.4.2拉曼光谱 16
2.4.3原子力显微镜和透射电子显微镜 16
2.4.4 X射线衍射 16
2.5石墨烯的重要应用前景 17
2.5.1电子器件 17
2.5.2透明（柔性）电极 18
2.5.3超级电容器和锂电池材料 18
2.5.1 加强型复合材料 19
参考文献 19
第3章 石墨烯的制备方法 21
3.1机械剥离法 21
3.1.1微机械剥离法 21
3.1.2转移印刷法 23
3.1.3液相超声剥离法 24
3.1.4其他机械剥离法 25
3.2 SiC外延生长法 26
3.3化学气相沉积法 28
3.3.1热CVD技术 31
3.3.2等离子体增强CVD（PECVD））技术及无金属催化剂合成方法 36
3.3.3偏析生长方法 38
3.4化学氧化还原法 40
3.4.1制备氧化石墨（烯） 40
3.4.2还原氧化石墨（烯） 42
3.5电弧放电法 43
3.6“自下而上”有机合成法 45
3.7石墨烯合成的其他方法 48
3.7.1电化学法 48
3.7.2模板法 48
3.7.3 CO 还原法 49
3.8石墨烯纳米带的合成方法 49
3.8.1剪切石墨烯制备石墨烯纳米带 51
3.8.2切割碳纳米管制备石墨烯纳米带 53
3.8.3有机合成法 55
3.8.4其他合成方法 56
3.8.5碳纳米管内合成石墨烯纳米带 59
参考文献 60
第4章 石墨烯在微电子方面的研究及应用 69
4.1石墨烯电子结构与特性 70
4.1.1石墨烯电子结构 70
4.1.2石墨烯电学特性 72
4.1.3石墨烯带隙调控 74
4.2石墨烯晶体管 80
4.2.1场效应管原理及进展 80
4.2.2石墨烯与场效应管有关的一些特性 82
4.2.3石墨烯场效应管结构 86
4.2.4石墨烯场效应管的发展与现状 86
4.2.5石墨烯场效应管展望 98
4.3石墨烯集成电路和存储器件 99
4.3.1石墨烯集成电路 100
4.3.2石墨烯存储器 103
参考文献 104
第5章 石墨烯在透明电极方面的研究及应用 109
5.1引言 109
5.2石墨烯透明电极的制备 110
5.2.1基于氧化石墨烯还原的透明电极 110
5.2.2基于石墨烯杂化材料的透明电极 116
5.2.3基于化学气相沉积法的石墨烯透明电极 118
5.3石墨烯透明电极的应用 122
5.3.1石墨烯透明电极在有机太阳能电池中的应用 122
5.3.2石墨烯透明电极有机发光二极管中的应用 131
5.3.3石墨烯透明电极在其他器件中的应用 135
5.4结论与展望 139
参考文献 139
第6章 石墨烯在有机光电器件方面的研究及应用 143
6.1引言 143
6.2石墨烯作为界面层材料在有机光电器件中的应用 143
6.3石墨烯作为活性材料在有机光电器件中的应用 156
6.4石墨烯作为背电极在光敏电池中的应用 165
6.5石墨烯在其他光电器件中的应用 169
参考文献 174
第7章 石墨烯在超级电容器方面的研究及应用 179
7.1超级电容器的组成和结构 180
7.2超级电容器的发展 181
7.2.1双电层超级电容器 182
7.2.2赝电容超级电容器 182
7.2.3非对称超级电容器 183
7.3基于石墨烯的超级电容器 183
7.3.1石墨烯电极材料的制备 183
7.3.2基于石墨烯的双电层超级电容器 184
7.3.3基于石墨烯的赝电容超级电容器 204
7.3.4基于石墨烯的非对称超级电容器 219
7.3.5基于石墨烯的超级电容器展望 220
参考文献 221
第8章 石墨烯在多功能复合材料方面的研究及应用 230
8.1石墨烯的功能化研究 231
8.1.1石墨烯的共价键功能化 231
8.1.2石墨烯的非共价键功能化 235
8.2石墨烯/聚合物纳米复合材料 238
8.2.1石墨烯/聚合物复合材料的制备方法 239
8.2.2石墨烯/聚合物复合材料的机械性能 242
8.2.3石墨烯/聚合物复合材料的电学性能 246
8.2.4石墨烯/聚合物复合材料的光学性质 250
8.2.5石墨烯/聚合物复合材料的热性能 255
8.3石墨烯/无机纳米复合材料 257
8.3.1基于石墨烯的碳/碳纳米复合材料 257
8.3.2石墨烯与金属及其化合物复合材料 263
参考文献 265
第9章 石墨烯在生物医学方面的研究及应用 270
9.1石墨烯在生物医药方面的应用 270
9.1.1石墨烯的化学修饰 271
9.1.2石墨烯在药物和基因输送中的应用 276
9.1.3石墨烯在生物医药方面的其他应用 280
9.1.4 石墨烯的毒性 284
9.1.5结论与展望 286
9.2石墨烯在生物传感器方面的应用 287
9.2.1生物活性物质在石墨烯表面的直接电子转移 289
9.2.2石墨烯在生物小分子检测中的应用 293
9.2.3基于石墨烯的免疫传感器 304
9.2.4石墨烯在基因检测中的应用 314
9.2.5结论与展望 323
参考文献 323
第10章 石墨烯在其他方面的研究和应用 331
10.1化学传感器 331
10.2在催化反应中的应用 334
10.2.1石墨烯/氧化石墨作为催化剂载体 334
10.2.2石墨烯/氧化石墨烯作为催化剂 339
10.3气体储存材料 345
10.4石墨烯筛子 347
参考文献 350