石墨烯合成及铁磁性

《石墨烯合成及铁磁性》共三大部分，六个章节。第一部分为石墨烯研究背景、性能及应用阐述，第二部分为自蔓延高温合成法制备石墨烯及掺氮石墨烯的方法及表征，第三部分为自蔓延高温石墨烯及掺氮石墨烯的铁磁性能研究。 石墨烯合成及铁磁性能的影响因素关键在于反应物碳源及氮源的种类及比例。本书旨在阐述自蔓延高温合成法制备石墨烯及掺氮石墨烯的合成机制、石墨烯铁磁性能的产生原因及石墨烯结构缺陷的调控等科学问题；通过构建利于含缺陷石墨烯合成的碳源及氮源组群，解决石墨烯缺陷调控复杂技术问题；通过对石墨烯进行高温真空退火-氧化处理方式，使石墨烯铁磁性能发生变化，并进一步阐述现有石墨烯缺陷调控方法，以期为未来新型非金属材料的应用提供新材料、新理论。 本书可供材料科学等相关专业的科研工作者和技术人员参考。

苗卿华，哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院，副教授，作者在多年从事石墨烯相关科研工作，利用自蔓延高温合成法，分别以碳酸钙、葡萄糖、蔗糖、淀粉等为碳源，成功制备出具有多褶皱结构的少层石墨烯。同时分别以尿素和普鲁士蓝为氮源、以碳酸钙为碳源，制备出不同氮含量及不同氮原子结构的掺氮石墨烯，通过对制得的石墨烯及掺氮石墨烯进行检测得知，该石墨烯及掺氮石墨烯均具有明显的室温铁磁性能。以上内容发表SCI论文3篇，发明专利2篇。

第1章绪论1 1.1背景2 1.2主要内容3 第2章石墨烯的概述5 2.1引言6 2.2石墨烯的结构特征8 2.3石墨烯的性质特征9 2.3.1电子特性9 2.3.2光学特性12 2.3.3机械特性12 2.3.4热学特性13 2.4石墨烯的应用14 2.4.1气体分析16 2.4.2离子分析16 2.4.3催化17 2.4.4神经递质分析17 2.4.5蛋白质分析19 2.4.6DNA分析20 2.4.7药物输送22 2.4.8细胞成像23 2.4.9体内实时监控24 2.4.10癌症治疗25 2.4.11电极29 2.4.12晶体管31 2.4.13化学/生物传感器32 2.4.14超级电容器34 2.5石墨烯的制备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石墨烯的铁磁性56 2.6.1石墨烯铁磁性的研究现状57 2.6.2石墨烯铁磁性的产生原理59 2.7本书的主要研究内容62 第3章实验材料及方法63 3.1实验材料64 3.2结构与性能的评价方法64 3.2.1形貌分析方法64 3.2.2结构分析方法65 3.2.3光谱分析方法65 3.2.4理化性能评价方法66 第4章少层石墨烯的自蔓延高温制备及表征67 4.1引言68 4.2以镁粉和碳酸钙为原料自蔓延高温制备少层石墨烯69 4.2.1反应物配比及反应装置示意图69 4.2.2自蔓延高温合成制备石墨烯的热力学分析70 4.2.3少层石墨烯的组织形貌分析71 4.3以镁粉和糖类为原料自蔓延高温制备少层石墨烯88 4.3.1反应物原料及配比88 4.3.2少层石墨烯的组织形貌分析89 4.4本章小结103 第5章掺氮石墨烯的自蔓延高温方法制备及表征105 5.1引言106 5.2以普鲁士蓝为氮源自蔓延高温制备掺氮石墨烯109 5.2.1反应物原料及配比109 5.2.2掺氮石墨烯的组织形貌分析110 5.3以尿素为氮源自蔓延高温制备掺氮石墨烯121 5.3.1反应物原料及配比121 5.3.2掺氮石墨烯的组织形貌分析123 5.4本章小结141 第6章自蔓延高温制备石墨烯的铁磁性能研究143 6.1引言144 6.2少层石墨烯的铁磁性能研究145 6.2.1少层石墨烯的热处理方法145 6.2.2热处理对少层石墨烯组织形貌的影响146 6.2.3热处理对少层石墨烯铁磁性能的影响159 6.3掺氮石墨烯的铁磁性能研究161 6.3.1室温下掺氮石墨烯的铁磁性能分析161 6.3.2热处理对掺氮石墨烯铁磁性能的影响168 6.4本章小结174 结论175 参考文献177