石墨烯的化学性质是什么?
我们至今关于石墨烯化学知道的是:类似石墨外表,石墨烯能够吸附和脱附各种原子和分子。从外表化学的视点来看,石墨烯的性质类似于石墨,可利用石墨来估测石墨烯的性质。石墨烯化学可能有许多潜在的使用,然而要石墨烯的化学性质得到广泛关注有一个不得不克服的妨碍:缺少适用于传统化学办法的样品。这一点未得到解决,研讨石墨烯化学将面临重重困难。
1、氧化性,与活泼金属反响
C + K = C8K
相当于打开部分双键
2、加成反响,也是打开部分双键
3、还原性,可被氧化性酸氧化
4HNO3 + C = 4NO2 + CO2 + 2H2O
通过该办法能够将石墨烯裁成小碎片。
4、在空气中高温被氧化
C + O2 = CO 或CO2
石墨烯的化学性质不安稳
单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构,外观、密度、熔点等各自不同,常温下单质碳的化学性质比较安稳,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂,这里说化学性质,也便是不容易产生化学反响,就要看它的同素异形体了,比如金刚石的熔点超越3500℃,这就不容易产生化学反响了。
石墨烯的碳原子摆放与石墨的单原子层相同,是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)摆放构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所构成的原子尺寸网。石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结束)。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。
石墨烯的结构非常安稳,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42Å。石墨烯内部的碳原子之间的衔接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会曲折变形,使得碳原子不用重新摆放来习惯外力,然后保持结构安稳。这种安稳的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,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产生散射。由于原子间作用力非常强,在常温下,即便周围碳原子产生挤撞,石墨烯内部电子遭到的干扰也非常小。
石墨烯卷成圆桶形能够用为碳纳米管;另外石墨烯还被做成弹道晶体管(ballistic transistor)而且吸引了大批科学家的爱好 。在2006年3月,佐治亚理工学院研讨员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管,并观测到了量子干与效应,并基于此结果,研讨出以石墨烯为基材的电路。