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文献综述
2004年,英国的两位科学家安德烈杰姆和克斯特亚诺沃塞洛夫运用一种非常简单的方法得了稳定存在的单层石墨烯【1】。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄。最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯(图1)。
1.石墨烯的基本特性
石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的,其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环,其理论厚度仅为0.35nm,是目前所发现的最薄的二维材料。石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元,可以翘曲变成零维的富勒烯,卷曲形成一维的CNTs【2,3】或者堆垛成三维的石墨(图2）。
图二单层石墨烯及其派生物示意图
这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象,使石墨烯表现出许多优异的物理化学性质,如石墨烯的强度是已测试材料中最高的,达130GPa【4】,是钢的100多倍;其载流子迁移率达1.510＾4cm2V-1s-1是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的2倍,超过商用硅片迁移率的10倍,在特定条件下(如低温骤冷等),其迁移率甚至可高达2.510＾5cm2V-1s-1;石墨烯的热导率可达510＾3Wm-1K-1,是金刚石的3倍;另外,石墨烯还具有室温量子霍尔效应(Halleffect)[5]及室温铁磁性等特殊性质.石墨烯的这些优异特性引起科技界新一轮的碳研究热潮。
2.石墨烯吸附气体小分子的发展现状
石墨烯由于其独特的二维蜂窝状平面结构,优异的电学特性、良好的透光性及其机械性能在科学界引起了广泛关注【6】.石墨烯在集成电路、超级电容、透明导电膜以及气体传感器方面的广泛应用前景【7】,吸引着科学家为之不懈努力.石墨烯气体传感器的工作原理是,当气体分子吸附到石墨烯表面时,气体分子和石墨烯之间会发生电荷的转移,使载流子电子或空穴密度发生变化,进而改变石墨烯的电导率.由于石墨烯的二维平面结构使其具有极大的比表面积,这使得石墨烯在吸附气体分子时可以具有很高的灵敏度。
2.1气体传感器
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