❶ 石墨烯的化學性質是什麼
石墨烯是一種二維碳材料,是單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯的統稱。
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,石墨烯的性質類似於石墨,可利用石墨來推測石墨烯的性質。石墨烯具有超疏水性和超親油性。在一定條件下,石墨烯可以和氫、氧及氟,氯,溴反應,分別生成石墨烷、石墨炔、氧化石墨烯、氟化石墨烯、氯化石墨烯,溴化石墨烯,還可以生成上述的部分化合物(通常在許多方面具有實用價值)。
❷ 石墨烯的性質與金屬相似嗎,石墨烯有哪些特性
提起石墨烯的性質與金屬相似嗎,大家都知道,有人問石墨烯的導電性比金屬導體好么,另外,還有人想問石墨烯的金屬性,半導體性是怎麼區分的,你知道這是怎麼回事?其實石墨烯是金屬材料還是半導體材料?下面就一起來看看石墨烯有哪些特性,希望能夠幫助到大家!
力學特性
石墨烯是已知強度的材料之一,同時還具有很好的韌性,且可以彎曲,石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa,固有的拉伸強度為。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度,平均模量可大0.。由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔,因而石墨紙顯得很脆,然而,經氧化得到功能化石墨烯,再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。
電子效應
石墨烯在室溫下的載流子遷移率約為/(V·s),這一數值超過了硅材料的10倍,是目前已知載流子遷移率的物質銻化銦(InSb)的兩倍以上。在某些特定條件下如低溫下,石墨烯的載流子遷移率甚至可高達/(V·s)。與很多材料不一樣,石墨烯的電子遷移率受溫度變化的影響較小,50~之間的任何溫度下,單層石墨烯的電子遷移率都在/(V·s)左右。石墨烯具有非常好的熱傳導性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達/mK,是目前為止導熱系數的碳材料,高於單壁碳納米管(/mK)和多壁碳納米管(/mK)。當它作為載體時,導熱系數也可達/mK。此外,石墨烯的彈道熱導率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導率的下限下移。
光學特性
石墨烯具有非常良好的光學特性,在較寬波長范圍內吸收率約為2.3%,看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內,厚度每增加一層,吸收率增加2.3%。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓,石墨烯的帶隙可在0~0.間調整。施加磁場,石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。
當入射光的強度超過某一臨界值時,石墨烯對其的吸收會達到飽和。這些特性可以使得石墨烯可以用來做被動鎖模激光器。這種獨特的吸收可能成為飽和時輸入光強超過一個閾值,這稱為飽和影響,石墨烯可飽和容易下可見強有力的激勵近地區,由於環球光學吸收和零帶隙。由於這種特殊性質,石墨烯具有廣泛應用在超快光子學。
溶解性:在非極性溶劑中表現出良好的溶解性,具有超疏水性和超親油性。
熔點:科學家在年的研究中表示約,有其他研究表明熔點可能在左右。
其他性質:可以吸附和脫附各種原子和分子。
石墨烯的導電性比金屬導體好
在室溫下傳遞電子的
速度比已知的導體都快,
石墨烯是什麼.有什麼性質
石墨是由一層層蜂窩狀有序排列的平面碳原子構成的晶體。當把石墨片通過物理或化學方法剝成單層之後,這種只有一個單原子層的石墨薄片稱為單碳層石墨烯。
主要的物理方法有:機械剝離法、液相或氣相直接剝離法;化學方法有:表面析出生長法、氧化石墨還原法、化學氣相沉積法、化學合成法。不要看石墨烯薄,它的硬度甚至比鋼鐵要高幾百倍!
因為薄,所以石墨烯具有良好的透光性,以肉眼來看,完全可以說它是透明的。同時,由於石墨烯具有良好的強度、柔韌度、導電導熱性能,為復合材料、紡織領域、電子信息、節能環保、生物醫葯、化工、等很多領域帶來了巨大的改變。
但是,並不是只有單層石墨烯才叫石墨烯。按層數:它可分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯和多層石墨烯。按被功能化形式:它可分為氧化石墨烯、氫化石墨烯、氟化石墨烯等。按外在形態:它可分為片、膜、量子點、納米帶或三維狀石墨烯等。
石墨烯是目前為止導熱系數的材料,具有非常好的熱傳導性能,所以它被大量運用在全新的採暖行業。和常規膜一樣,石墨烯需要通電才能,當在石墨烯膜兩端電極通電的情況下,電熱膜中的碳分子在電阻中產生聲子、離子和電子,由產生的碳分子團之間相互摩擦、碰撞(也稱運動)而產生熱能,熱能又通過控制遠線以平面方式均勻地輻。
石墨烯通電後,有效電熱能總轉換率達99%以上,同時加上特殊的超導性,保證性能的穩定。但是與常規金屬絲膜不同的地方在於,穩定安全,而且散發出來的線被稱為「生命」。
綜上所述,石墨烯材料良好的導電導熱性能非常適合應用於新型採暖行業,讓採暖過程更加舒適,便捷。
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❸ 簡述石墨烯材料優良的物理性質
石墨烯是一種二維晶體,人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的,石墨的層間作用力較弱,很容易互相剝離,形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之後,這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。石墨烯的最新發現是人們在防腐蝕方面最有效的方法。常用的聚合物塗層很容易被刮傷,降低了保護性能;而石墨烯來做保護膜,顯著延緩了金屬的腐蝕速度,更加堅固抗損傷。石墨烯不僅是電子產業的新星,應用於傳統工業的前途也不可限量。其應用方向:海洋防腐、金屬防腐、重防腐等領域。石墨烯具有良好的導熱、導電性能。然而利用石墨烯其研製生產的柔性石墨烯散熱薄膜能幫助現有筆記本電腦、智能手機、LED顯示屏等,石墨烯能有助於大大提升散熱性能。
❹ 石墨和石墨烯的物理性質完全相同么
不相同
石墨是碳的一種同素異形體其物理性能是:
顏色呈灰黑,有金屬光澤,不透明固體,質軟並有滑膩感,能導電、傳熱,密度2.25g/cm^3,熔點3652℃,沸點4827℃,硬度1
石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光";
導熱系數高達5300 W/m·K,高於碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率*超過15000 cm2/V·s,又比納米碳管或硅晶體*高,而電阻率只約10-6 Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。
❺ 石墨烯是什麼.有什麼性質
石墨是由一層層蜂窩狀有序排列的平面碳原子構成的晶體。當把石墨片通過物理或化學方法剝成單層之後,這種只有一個單原子層的石墨薄片稱為單碳層石墨烯。
綜上所述,石墨烯材料良好的導電導熱性能非常適合應用於新型採暖行業,讓採暖過程更加舒適,便捷。
❻ 石墨烯與金屬的化學性質相似嗎
石墨烯與金屬的化學性質有些相似。
1、化合物:石墨烯與氫鍵合能夠形成石墨烯的氫化物,從而表現出不同的電子結構和晶體形態。
2、生物相容性:羧基離子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能團,從而大幅度提高材料的細胞和生物反應活性。
3、氧化性:可與活潑金屬反應。石墨烯氧化物是通過氧化石墨得到的層狀材料,體相石墨經發煙濃酸溶液處理後,石墨烯層被氧化成親水的石墨烯氧化物,石墨層間距由氧化前的3、35Å增加到7~10Å,經加熱或在水中超聲剝離過程很容易形成分離的石墨烯氧化物片層結構。
其他性質:
還原性:可在空氣中或是被氧化氧化性酸氧化,通過該方法可以將石墨烯裁成小碎片。
加成反應:利用石墨烯上的雙鍵,可以通過加成反應,加入需要的基團。
穩定性:石墨烯的結構非常穩定,碳碳鍵僅為1、42。石墨烯內部的碳原子之間的連接很柔韌,當施加外力於石墨烯時,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。
❼ 石墨烯的導電性與金屬相比,石墨烯的導電性比金屬導體好么
提起石墨烯的導電性與金屬相比,大家都知道,有人問石墨烯的導電性可能超過石墨嗎,另外,還有人想問石墨烯導電和銅線導電有什麼區別,你知道這是怎麼回事?其實為什麼石墨烯導電性強,下面就一起來看看石墨烯的導電性比金屬導體好么,希望能夠幫助到大家!
石墨烯的導電性比金屬導體好
在室溫下傳遞電子的
速度比已知的導體都快,
石墨烯具有很好的導電性能,其導電僅次於銀和銅
A、石墨烯是納米材料,且電阻比銅或銀更低,具有良好的導電性,適合做精密儀器中的導線,故A不合題意;
B、石墨烯的電阻率太小,不適合做電暖氣中的元件,故B合題意;
C、石墨烯是世上最薄、最的納米材料,幾乎是完全透明,適合做手機的屏幕保護層,故C不合題意;
D、石墨烯幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光.因此具有良好的透光性,故適合做運鈔車的前擋風玻璃,故D不合題意.
故選B.
石墨中自由電子受層間約束,電阻較大,導電性能差些。石墨烯中自由電子是真的自由,幾乎不受碳原子約束,因此電阻率很小,電阻很小,導電性能最好,超過所有金屬。
石墨烯能不能導電,導電能力比石墨強還是弱
能導電。
石墨烯是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。
導電能力比石墨強。
石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子,或更准確地,應稱為「載荷子」,的性質和相對論性的中微子非常相似。石墨烯能夠導電,導電能力比石墨強。
石墨中自由電子受層間約束,電阻較大,導電性能差些。石墨烯中自由電子是真的自由,幾乎不受碳原子約束,因此電阻率很小,電阻很小,導電性能最好,超過所有金屬。
石墨烯是半導體那為什麼導電性強
石墨烯是半金屬,介於導體和半導體之間首先大面積石墨烯不是半導體,石墨烯納米帶是半導體。理論上是透明的導體,能帶為0.但是這要看的方法,不同的方法,導致出的石墨烯具有不同的性能。
石墨烯能不能導電,導電能力比石墨強還是弱
石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子,或更准確地,應稱為「載荷子」,的性質和相對論性的中微子非常相似。石墨烯能夠導電,導電能力比石墨強。
石墨烯結構非常穩定,迄今為止,研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應外力,也就了結構穩定。
這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常小。
石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子,或更准確地,應稱為「載荷子」(electricchargecarrier),的性質和相對論性的中微子非常相似。
其次石墨烯可以用來防腐:獨特的二維片層結構和其表面疏水特性。
以上就是與石墨烯的導電性比金屬導體好么相關內容,是關於石墨烯的導電性可能超過石墨分享。看完石墨烯的導電性與金屬相比後,希望這對大家有所幫助!
❽ 有關石墨烯的問題。解釋下C和D~化學高手來~
石墨烯就是將石墨的層狀結構剝下來,一層一層的
A.固態時,碳的各種單質的晶體類型相同---------錯,金剛石是原子晶體,C60是分子晶體
B.石墨烯含有非極性鍵---------------對,C-C鍵是非極性鍵
C.從石墨剝離得石墨烯需要破壞化學鍵----------錯,破環的是層間的范德華力
D.石墨烯具有導電性----------對,層內存在很大的派鍵,導電性類似石墨
❾ 石墨烯具有哪些優質性能
石墨烯具有的優質性能
1.導電性
石墨烯新穎的電子性質在於它可以維持巨大的電流。石墨烯中的π鍵使石墨烯具有電子傳導性,並使石墨烯層之間產生較弱的相互作用。石墨烯中的載流子可用狄拉克方程而不用薛定諤方程來描述。由於蜂窩晶體中有兩個等價的碳亞晶格,錐狀的價帶和導帶相交於費米能級處布里淵區的K和K0點。這些無質量的狄拉克費米子顯示出許多優越的特性。石墨烯是零帶隙的二維半導體材料,它清晰地顯示出雙極電場效應、准粒子,和較長的平均自由程(微米量級的)。
此外,二維中狄拉克能量色散意味著石墨烯是一種零帶隙的半導體材料,當接近費米能級處時其態密度成線性消失。石墨烯傳導時其電子或空穴濃度高達10E13cm-2。它顯示出傑出的載流子遷移率約為200,000cm2╱V.s。如此高的遷移率是因為完美的石墨烯蜂窩狀晶格使電子能夠十分順利地通過,能夠控制其帶隙。就像半導體一樣,人們可以控制和調節電子運動以產生預期的結果。換言之,除非能夠提供能量來加強電子穿越間隙,即在價帶和導帶之間的間隙,否則石墨烯不可用以傳導。
2.導熱性
石墨烯的近室溫導熱系數在(4.84±0.44)×10E3和(5.30±0.48)×10E3W╱m.K之間(Balandinetal.,2008)。化學氣相沉積制備的石墨烯顯示出較低值(≈2500W╱mK)(Caietal.,2010)。
它被認為具有一定的結構類型,即AA或AB型;石墨烯的層數也對其熱導率產生影響。由於石墨烯的高熱導性(由於其強烈的CAC共價鍵和聲子散射,無缺陷的純石墨烯單層在室溫下導熱性可高達5000W╱mK(Ballandinetal.,2008),它被認為是電子設備中重要的組成部分。
在室溫下,單層純石墨烯的熱導率比先前研究的其他碳的同素異形體的熱導率高很多,例如,碳納米管(多壁碳納米管為3000W╱mK(Kimetal.,2001),單壁碳納米管為3500W╱mK(Popetal.,2005)。導熱率會受一些因素的影響,如缺陷,邊緣散射(Nikaetal.,2009)和同位素摻雜(Jiangetal.,2010)。
一般而言,所有這些因素都會對導電率產生不利影響,這是因為摻雜導致缺陷和聲子模式局部化從而產生了聲子散射。
3.比表面積
石墨烯成六角苯環結構,邊長0.142納米,面積為0.052nm2。所以面密度為0.77mg╱m2時,取得比表面積為2630m2╱g。
4.彈性模量
依據Voigt石墨本構方程式:
式中,下標1和2為石墨烯面內的兩個主方向,而3為其法向。實驗測量得到值為C11=1060Gpa、C12=36.5Gpa、C44=4Gpa、C12=180Gpa及C13=15Gpa。由此矩陣中還可以看出,由於碳原子之間SP2鍵極強,石墨面內的彈性模量高達1Tpa。
由於高各向異性程度的原因是石墨烯之間的弱相互作用,這通常被認為是范德華力相互作用或π電子間的耦合作用,實驗測出石墨烯層間的剪切模量為4Gpa,剪切強度為0.08Mpa,明顯小於碳原子間的機械性能。
石墨烯被氧化後的物理性質有顯著的改變。可以看出首先是環氧基中的C-O-C鍵角發生彎曲,而氧原子向石墨面內方向運動,由此得到氧化石墨烯其楊氏模量為610Gpa,較石墨烯的1060Gpa還低。
5.透光性
石墨烯是透明的,單層石墨烯吸收2.3%πα≈2.3%的白光(97.7%透光率),α為精細結構常數,其值約為~1/37。堆疊順序和方向影響著石墨烯的光學特性;因此,雙層石墨烯展現出新穎有趣的光學特性。
6.化學穩定性及反應性
石墨烯的化學穩定性高是由於蜂窩網狀結構中強大的面內sp2雜化鍵的存在。石墨烯的化學惰性可應用於防止金屬和金屬合金的氧化。陳等(Chenetal.,2011)用化學氣相沉積技術將石墨烯鍍在銅和銅╱鎳上,首次演示了石墨烯的抗氧化性能。石墨烯具有的化學穩定性和惰性使它有望提高潛在的光電子器件的耐久性(Blakeetal.,2008)。
7.阻隔性
石墨烯片具有高度靈活性。它們可以像氣球一樣被拉伸,甚至在幾種大氣的立壓差下也無礙。即使是像氦這樣的小原子也無法滲透它。有些文獻會使用氧化石墨烯來阻隔膜,我現在才發現是因為石墨烯分散性較差而不得不做的取捨,畢竟石墨烯成膜性高,再者,氧化石墨烯是親水性會吸水,而石墨烯為疏水性,阻水性更佳
❿ 石墨烯是一種新型的有機物,這個為什麼錯
因為石墨烯是一種無機碳單質,而不是有機物。
石墨烯的化學性質與石墨類似,石墨烯可以吸附並脫附各種原子和分子。當這些原子或分子作為給體或受體時可以改變石墨烯載流子的濃度,而石墨烯本身卻可以保持很好的導電性。但當吸附其他物質時,如H+和OH-時,會產生一些衍生物,使石墨烯的導電性變差,但並沒有產生新的化合物。
石墨烯具有非常良好的光學特性,在較寬波長范圍內吸收率約為2.3%,看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內,厚度每增加一層,吸收率增加2.3%。
大面積的石墨烯薄膜同樣具有優異的光學特性,且其光學特性隨石墨烯厚度的改變而發生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。
室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓,石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調整。施加磁場,石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。
(10)石墨烯物理性質與金屬相似為什麼錯擴展閱讀
石墨烯對物理學基礎研究有著特殊意義,它使得一些此前只能在理論上進行論證的量子效應可以通過實驗經行驗證。
在二維的石墨烯中,電子的質量彷彿是不存在的,這種性質使石墨烯成為了一種罕見的可用於研究相對論量子力學的凝聚態物質——因為無質量的粒子必須以光速運動,從而必須用相對論量子力學來描述。
這為理論物理學家們提供了一個嶄新的研究方向:一些原來需要在巨型粒子加速器中進行的試驗,可以在小型實驗室內用石墨烯進行。
零能隙的半導體主要是單層石墨烯,這種電子結構會嚴重影響到氣體分子在其表面上的作用。單層石墨烯較體相石墨表面反應活性增強的功能是由石墨烯的氫化反應和氧化反應結果顯示出來的,說明石墨烯的電子結構可以調變其表面的活性。
另外,石墨烯的電子結構可以通過氣體分子吸附的誘導而發生相應的變化,其不但對載流子的濃度進行改變,同時可以摻雜不同的石墨烯。