3。2。1  氧化石墨烯薄膜的还原流程 13

3。2。2  还原氧化石墨烯薄膜的定性表征 14

3。3  本章小结 15

4。  石墨烯薄膜的后续开发 17

4。1  提拉法制图案化氧化石墨烯薄膜 17

4。1。1  图案化氧化石墨烯薄膜的制备流程 17

4。1。2  图案化氧化石墨烯薄膜的形貌表征 18

4。2  以纸张为基底提拉镀膜 21

4。2。1  以纸张为基底的氧化石墨烯薄膜的制备流程 21

4。2。2  以纸张为基底的氧化石墨烯薄膜的形貌表征 22

4。3  本章小结 23

结语 24

致谢 26

参考文献 27

1。 绪论

1。1  石墨烯

作为纳米碳材料领域内最耀眼的明星----石墨烯，是如今最令人满意的二维 纳米材料。它是由英国曼彻斯特大学的安德烈·吉姆和克斯特亚·诺沃消洛夫 于 2004 年通过胶带反复剥离石墨首先制得的。其基本结构由 sp2 杂化碳原子形 成的类六元环苯单元无限扩展而成，石墨烯内的每个碳原子以 sp2 杂化轨道的 方式（σ 键）与其它 3 个碳原子相连接，极强的 C-C 键致使石墨烯片层具有优 异的力学性能。而剩余的一个 p 电子轨道则垂直于石墨烯平面，与周围的碳原 子形成离域的 π 键，这使得电子可在晶体中自由移动。[1]同时，这一特殊结构 使得石墨烯可被视为其他同素异形体的基础结构单元。论文网

图 1。1 碳材料的基础结构单元----石墨烯[2]

石墨烯独到的二维共轭结构赋予了其诸多优异的物理化学性质：从力学性 能上讲，其断裂强度为 130±10 吉帕，杨氏模量为 1。0±0。1 特帕，是迄今为止力 学强度最高的材料[3]；从热学性能上讲，室温下石墨烯热导率介于

(4。84±0。44)×103 到(5。30±0。48)×103 瓦每米每开，是室温下铜的热导率的 10 倍以 上[4]；从光学性能上讲，单层石墨烯在白光的照射下不透明度仅有 (2。3±0。1)%[5]；从电学性能上讲，其载流子迁移率的实验值即高达 1。5×104 平方 厘米每伏每秒，堪称世界上最好的导体[6]。同时，它还具有生物相容性好、原 料易得、比表面积大、化学稳定性好等一系列实用特点。这些因素使得石墨烯 这一新生材料在短短几年内迅速升温，成为如今材料界最为炙手可热的研究对 象。

1。2  石墨烯薄膜及其研究进展

正如前文所述，石墨烯是如今科学研究的焦点，而在其诸多研究方向中最 为引人注目的一个即制备大面积石墨烯薄膜。

石墨烯可用于制备透明导电薄膜

已有研究表明，石墨烯薄膜对骨髓间充质干细胞等各式哺乳类细胞具有优 异的亲和性，可对细胞的黏附、增殖及分化起到一定增益效果[7]；而石墨烯优 良的光电性能又使其在透明导电薄膜等光电材料领域游刃有余[8]；再佐以化学 稳定性好、机械强度大、耐化学腐蚀等一系列特点，石墨烯薄膜迅速吸引了组 织培养、光电元件等诸多领域的研究兴趣，引发了研究热潮。在诱人的研究前景下，真空抽滤法、旋转涂覆法、喷射涂覆法、化学气相 沉积法等多种镀膜方式已被成功应用于石墨烯薄膜的制备，且制得薄膜可以沉 积或后续转移到如玻璃、石英、硅片、不饱合聚酯等各式基底上。[9]