大批量制备石墨烯的简易方法的研究(3)
石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。石墨烯中的电子，其质量似可不计，且以恒定的速率移动，石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为，已被科学家解释为电子在石墨烯里有效质量为零，这和光子的行为极为相似；不管石墨烯中的电子带有多大的能量，电子的运动速率都约是光子运动速率的三百分之一[1]。
2.2.2 力学性质
石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也可以保持结构稳定。实验发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100 nm 距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9 μN[1]。
2.2.3 光谱性质
在石墨烯的红外光谱中，在高频区3430 cm-1 附近的吸收归属于OH的伸缩振动。而3000～3700 cm-1范围内出现的较宽的谱峰，来自于石墨烯所吸附的水分子。由于样品吸湿性较强，因此，在位于1635 cm-1处的对应于水分子OH的弯曲振动的吸收谱峰较强。相应于在3200～3700 cm-1处的水分子伸缩振动导致该处谱峰变宽。在2930、2850 cm-1位置附近的吸收峰分别对应CH的反对称和对称伸缩振动，在中频区1720 cm-1位置附近出现吸收峰，归属氧化石墨边缘羧酸、羰基的C=O伸缩振动。在1380cm-1处的吸收峰归属为羧基的C-O伸缩振动。在264 cm-1位置附近的吸收峰归属为氧化石墨表面C-O-C伸缩振动。在1110 cm-1附近的吸收峰，是由醇的C-OH伸缩振动产生的[2]。
2.3 石墨烯的制备
目前常见的制备方法有机械剥离法、石墨插层法、氧化还原法、化学气相沉积法等。化学气相沉积法是以能量激发气体反应先驱物发生化学反应，在基底表面形成石墨烯薄膜的一种薄膜成长方法。机械剥离法是采用离子束对物质表面刻蚀，并通过机械力对物质表面进行剥离制备石墨烯。有机分子分散法是将石墨在有机溶剂中超声分散得到石墨烯的一种方法。离子插层法是首先制备石墨层间化合物，然后在有机溶剂中分散制备石墨烯。氧化还原法是将石墨氧化得到在溶液中分超声分散、高速离心的氧化石墨烯，再用还原剂还原制备石墨烯。其成本低、产率高，是未来大量生产石墨烯的最佳途径之一。