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石墨烯的化學性質介紹

鉅大LARGE  |  點擊量:14218次  |  2018年05月30日  

  我們至今關于石墨烯化學知道的是:類似石墨表面,石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。從表面化學的角度來看,石墨烯的性質類似于石墨,可利用石墨來推測石墨烯的性質。石墨烯化學可能有許多潛在的應用,然而要石墨烯的化學性質得到廣泛關注有一個不得不克服的障礙:缺乏適用于傳統化學方法的樣品。這一點未得到解決,研究石墨烯化學將面臨重重困難。

  1、氧化性,與活潑金屬反應

  C+K=C8K

  相當于打開部分雙鍵

  2、加成反應,也是打開部分雙鍵

  3、還原性,可被氧化性酸氧化

  4HNO3+C=4NO2+CO2+2H2O

  通過該方法可以將石墨烯裁成小碎片。

  4、在空氣中高溫被氧化

  C+O2=CO或CO2

  石墨烯的化學性質不穩定

  單質碳的物理和化學性質取決于它的晶體結構,外觀、密度、熔點等各自不同,常溫下單質碳的化學性質比較穩定,不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑,這里說化學性質,也就是不容易發生化學反應,就要看它的同素異形體了,比如金剛石的熔點超過3500℃,這就不容易發生化學反應了。

  石墨烯的碳原子排列與石墨的單原子層雷同,是碳原子以sp2混成軌域呈蜂巢晶格(honeycombcrystallattice)排列構成的單層二維晶體。石墨烯可想像為由碳原子和其共價鍵所形成的原子尺寸網。石墨烯的命名來自英文的graphite(石墨)+-ene(烯類結尾)。石墨烯被認為是平面多環芳香烴原子晶體。

  石墨烯的結構非常穩定,碳碳鍵(carbon-carbonbond)僅為1.42Å。石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌,當施加外力于石墨烯時,碳原子面會彎曲變形,使得碳原子不必重新排列來適應外力,從而保持結構穩定。這種穩定的晶格結構使石墨烯具有優秀的導熱性。另外,石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯內部電子受到的干擾也非常小。

  石墨烯卷成圓桶形可以用為碳納米管;另外石墨烯還被做成彈道晶體管(ballistictransistor)并且吸引了大批科學家的興趣。在2006年3月,佐治亞理工學院研究員宣布,他們成功地制造了石墨烯平面場效應晶體管,并觀測到了量子干涉效應,并基于此結果,研究出以石墨烯為基材的電路。

  綜上所述,本文已為講解石墨烯的化學性質、石墨烯的化學性質不穩定,相信大家對石墨烯的化學性質的認識越來越深入,希望本文能對各位讀者有比較大的參考價值。

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