石墨烯光催化二氧化碳羰基化反应的研究文献综述

 2022-01-07 09:01

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文献综述

1.1石墨烯的结构及特征1.1.1 石墨烯的结构 石墨烯(Graphene)是一种新发现的二维碳原子晶体,它是除碳纳米管、富勒烯外的碳的另一种同素异形体。

石墨烯是一种碳原子以sp2杂化轨道,成二维碳六元环晶格紧密堆积构成的扁平单碳原子层的晶体材料,是迄今为止所知道的最薄的材料,也是唯一已知的二维自由态原子晶体[1]。

它的结构相当稳定,碳原子之间的C-C键长约为0.142nm,连接很柔韧,当受到外力时,碳原子面会发生弯曲来适应外力作用,C-C键长也会随内部的波动和褶皱进行相应的改变和调整,而非发生碳原子的重新排列。

1.1.2 石墨烯的特征 石墨烯是目前已知的最薄的材料,厚度仅有0.3354nm,仅一个碳原子层的厚度。

众多实验及理论研究表明,石墨烯具有优异的性能。

(1) 优良的导电性:常温下石墨烯载流子的迁移速率优于硅半导体[2],电阻小,可用来发展性能更加优越的电子元件或电晶体。

(2) 良好的导热性:石墨、金刚石以及碳纳米管等碳的同素异形体都具有比较优异的热导率,这主要是由于其内部较强的C-C共价键和声子散射。

目前,已有报道零缺陷的单层石墨在室温下的热导率高达5000W/(mK)[3],比碳纳米管的导热性能还要高很多,是优异的导热材料。

(3) 优异的机械性能:Lee等[4]人利用原子显微镜测试无缺陷单层石墨烯的力学性能,试验结果表明,石墨烯断裂强度和杨氏模量分别为130GPa,1.0TPa,其强度可以和金刚石媲美,是目前世界上力学强度最高的纳米材料。

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