石墨烯与氧化石墨烯的基本结构与性质

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1、石墨烯与氧化石墨烯的基本结构与性质关键词：石墨环氧基化合物标准品ATCC北京标准物质网标物网 石墨烯具有平面六边形点阵结构如图1(a)所示，每个碳原子 有4个价电子，其中3个电子(2s电子、2p x电子及2p y电子) 形成平面的sp 2杂化轨道，剩余的一个轨道电子形成离域大n键, 电子可以在平面内自由移动.这种特殊的结构赋予了石墨烯卓越的电学、力学、光学和热学等 物理性质.石墨烯具有量子霍尔效应、隧穿效应、双极性电场效应和 高热导率.电子在石墨烯内传递时不易产生散射，室温下最大迁移 率可达到2 X 10 5cm 2 /(V s),理想石墨烯电导率可达1 X 10 6 S/cm以上.石墨烯的杨

2、氏模量可达到1100 GPa,对可见光有97.7%的透过 率，比表面积可达2630 m 2 /g.与石墨烯相比，氧化石墨烯的元素 组成并不固定.普遍认为氧化石墨烯存在羟基(-OH)、环氧基 -C(O)C-、羰基(-C = O)、羧基(-COOH)、酯基(-COO-)等含氧官能团， 典型的结构如图1(b).由于官能团的存在，氧化石墨烯的厚度可达 到(1.1 0.2) nm ,远高于石墨烯的0.3354 nm.同时，氧石墨烯的 共轭结构遭到了破坏，不再具备导电性，力学性能大幅降低.但是 可以通过化学还原或热还原等手段，恢复其部分共轭结构从而提高 性能，例如,Suk等利用化学还原和热还原结合得到的还原氧化石墨 烯电导率为2.02 X 104S/m,G6mez-Navarro等测得化学还原的氧化石 墨烯模量为0.25 TPa,与氧化石墨烯差别不大.Fistua1 l ypiwl Mructures of l a) graph-etw uthJ ( hi graphem ustidr含氧官能团的存在一方面使氧化石墨烯的部分物理性能低于石 墨烯，但另一方面也赋予其良好的分散性和反应活性.氧化石墨烯 中的含氧官能团等很容易与含氨基、羧基、异氤酸酯基等基团的化合 物发生反应，从而实现对氧化石墨烯的共价结合改性；氧化石墨烯 还可通过氢键、n -n键等与其它化合物实现非共价键结合.