石墨烯合成及鐵磁性

《石墨烯合成及鐵磁性》旨在通過石墨烯制備及后處理工藝研究,合理調控石墨烯缺陷;明確制備方法及處理過程對石墨烯缺陷類型及密度的影響,揭示石墨烯缺陷調控對鐵磁性能的影響機理及關鍵因素。結合第 一性原理計算,構建并完善石墨烯鐵磁性能的量化及調控方法?！妒┖铣杉拌F磁性》中所述科研成果渴望能夠為含缺陷石墨烯的合成、后處理及其鐵磁性能的調控提供新方法、新理論基礎和調控關鍵技術支撐 ,為非金屬磁性材料的應用提供理論和技術支撐。

苗卿華，哈爾濱商業大學能源與建筑工程學院，副教授，作者在多年從事石墨烯相關科研工作，利用自蔓延高溫合成法，分別以碳酸鈣、葡萄糖、蔗糖、淀粉等為碳源，成功制備出具有多褶皺結構的少層石墨烯。同時分別以尿素和普魯士藍為氮源、以碳酸鈣為碳源，制備出不同氮含量及不同氮原子結構的摻氮石墨烯，通過對制得的石墨烯及摻氮石墨烯進行檢測得知，該石墨烯及摻氮石墨烯均具有明顯的室溫鐵磁性能。以上內容發表SCI論文3篇，發明專利2篇。

《石墨烯合成及鐵磁性》共三大部分，六個章節。第一部分為石墨烯研究背景、性能及應用闡述，第二部分為自蔓延高溫合成法制備石墨烯及摻氮石墨烯的方法及表征，第三部分為自蔓延高溫石墨烯及摻氮石墨烯的鐵磁性能研究。 石墨烯合成及鐵磁性能的影響因素關鍵在于反應物碳源及氮源的種類及比例。本書旨在闡述自蔓延高溫合成法制備石墨烯及摻氮石墨烯的合成機制、石墨烯鐵磁性能的產生原因及石墨烯結構缺陷的調控等科學問題；通過構建利于含缺陷石墨烯合成的碳源及氮源組群，解決石墨烯缺陷調控復雜技術問題；通過對石墨烯進行高溫真空退火-氧化處理方式，使石墨烯鐵磁性能發生變化，并進一步闡述現有石墨烯缺陷調控方法，以期為未來新型非金屬材料的應用提供新材料、新理論。 本書可供材料科學等相關專業的科研工作者和技術人員參考。

第1章緒論1
1.1背景2
1.2主要內容3

第2章石墨烯的概述5
2.1引言6
2.2石墨烯的結構特征8
2.3石墨烯的性質特征9
2.3.1電子特性9
2.3.2光學特性12
2.3.3機械特性12
2.3.4熱學特性13
2.4石墨烯的應用14
2.4.1氣體分析16
2.4.2離子分析16
2.4.3催化17
2.4.4神經遞質分析17
2.4.5蛋白質分析19
2.4.6DNA分析20
2.4.7藥物輸送22
2.4.8細胞成像23
2.4.9體內實時監控24
2.4.10癌癥治療25
2.4.11電極29
2.4.12晶體管31
2.4.13化學/生物傳感器32
2.4.14超級電容器34
2.5石墨烯的制備37
2.5.1自上而下方式38
2.5.2自下而上方式44
2.5.3其他方法50
2.6石墨烯的鐵磁性56
2.6.1石墨烯鐵磁性的研究現狀57
2.6.2石墨烯鐵磁性的產生原理59
2.7本書的主要研究內容62

第3章實驗材料及方法63
3.1實驗材料64
3.2結構與性能的評價方法64
3.2.1形貌分析方法64
3.2.2結構分析方法65
3.2.3光譜分析方法65
3.2.4理化性能評價方法66

第4章少層石墨烯的自蔓延高溫制備及表征67
4.1引言68
4.2以鎂粉和碳酸鈣為原料自蔓延高溫制備少層石墨烯69
4.2.1反應物配比及反應裝置示意圖69
4.2.2自蔓延高溫合成制備石墨烯的熱力學分析70
4.2.3少層石墨烯的組織形貌分析71
4.3以鎂粉和糖類為原料自蔓延高溫制備少層石墨烯88
4.3.1反應物原料及配比88
4.3.2少層石墨烯的組織形貌分析89
4.4本章小結103

第5章摻氮石墨烯的自蔓延高溫方法制備及表征105
5.1引言106
5.2以普魯士藍為氮源自蔓延高溫制備摻氮石墨烯109
5.2.1反應物原料及配比109
5.2.2摻氮石墨烯的組織形貌分析110
5.3以尿素為氮源自蔓延高溫制備摻氮石墨烯121
5.3.1反應物原料及配比121
5.3.2摻氮石墨烯的組織形貌分析123
5.4本章小結141

第6章自蔓延高溫制備石墨烯的鐵磁性能研究143
6.1引言144
6.2少層石墨烯的鐵磁性能研究145
6.2.1少層石墨烯的熱處理方法145
6.2.2熱處理對少層石墨烯組織形貌的影響146
6.2.3熱處理對少層石墨烯鐵磁性能的影響159
6.3摻氮石墨烯的鐵磁性能研究161
6.3.1室溫下摻氮石墨烯的鐵磁性能分析161
6.3.2熱處理對摻氮石墨烯鐵磁性能的影響168
6.4本章小結174

結論175

參考文獻177