清华大学化学系李亚栋

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李亚栋：一种制备单层石墨烯的通用合成策略

材料合成新技术的建立对材料科学的发展至关重要，材料合成技术手段的不断创新促进了新材料的不断涌现。脉冲激光蒸发技术促使了C60的发现，而电弧放电蒸发则导致了碳纳米管的出现。利用简单机械胶带剥离技术研究者首次分离出了单层石墨烯，不仅再次印证了碳同素异形体家族的丰富性，而且把材料科学与技术的发展带到了二维时代。石墨烯这种原子级厚的二维纳米结构的出现开启了材料研究的新领域，激发了极大的研究热情，促使研究者广泛探寻其各种潜在的性能与应用。然而，实现这些新奇性能与应用的前提是必须要有合适的材料制备手段，截止到目前，已经出现了多种制备单层石墨烯的方法。尽管机械剥离法是首先被用来发现单层是石墨烯，但是其制备出来的单层石墨烯产率较低，仅能满足基础研究需要。另外液相剥离-氧化还原法虽然能够大量制备石墨烯，但是其单层石墨烯含量极低，样品的层数分布不均，且产物缺陷较多。目前，高品质单层石墨烯的制备还主要依靠于化学气相沉积法，但是该方法需要经历一个气相过程，且需要铜或铂金属催化基体，这就大大提升了其制备成本，且其制备规模仅限于单片上。因此，就迫切需要发展新的合成技术来低成本宏量制备高品质单层石墨烯。鉴于此，北京理工大学曹传宝教授与清华大学李亚栋教授联合开发了一种制备单层石墨烯的通用合成策略，该方法以熔融碳酸钠为反应介质，利用有机物的快速热解转化得到单层石墨烯。

图1 单层石墨烯的合成示意图

图2. (a) 一次制备的7.37 g单层石墨烯样品；(b) 拉曼光谱图；(c) 和 (d) 扫描电镜图；(e) 扫描透射电镜图；(f) 透射电镜图；(g) 和 (h) 高分辨透射电镜图。

课题组简介

曹传宝教授课题组近年主要从事纳米材料的制备及其在能源领域的应用研究，在二维超薄无机纳米材料的制备方面进行了一系列的研究工作，相关研究工作发表于Adv. Mater., Adv. Funct.Mater., J.Am.Chem.Soc., ACS Nano等期刊。

李亚栋教授课题组近年主要从事金属纳米晶、团簇的合成、结构及其催化反应探索研究，尤其是在发展单原子、团簇精准合成技术及纳米催化剂固体载体表面缺陷与空位可控制备方面取得了重要进展，近年来在国际顶级学术期刊发表重要研究成果数十篇。

文章信息

Youqi Zhu, Tai Cao, Chuanbao Cao*, Xilan Ma, Xingyan Xu, and Yadong Li*. A general synthetic strategy to monolayer graphene. Nano Research DOI 10.1007/s12274-017-1703-3

http://link.springer.com/article/10.1007/s12274-017-1703-3