石墨烯的可控剪裁及其与聚苯胺的复合(3)
图1-1 石墨类系列材料。石墨烯是组成其它石墨类材料的基石：通过包裹形成
零文的球形富勒烯分子；沿某一方向卷可成一文纳米碳管；通过一层层
地堆叠形成石墨体材料。
1.1.2 石墨烯的制备方法
目前关于石墨烯及氧化石墨的制备方法[13]大致有一下几种。第一种是化学气相沉积和取向生长。例如Blakely等人通过乙烯在镍表面的分解制备出石墨烯[14]。第二种方法是石墨的微机械剥离方法。这种方法就是Geim等人第一次得到石墨烯所用的方法。人工机械剥离法通过使用胶带将石墨烯从石墨体材料中剥离出来。这种方法制备出的石墨烯质量非常的高，但是产量很低，目前实验室研究方面主要采用这种方法。[1]第三种方法是在导电表面如SiC取向生长。例如Shriram Shivaraman等人在SiC基体上取向生长制备出独立存在的石墨烯，并且发现制备出的石墨烯没
有被化学修饰[15]。第四种方法是通过石墨，石墨衍生物（如氧化石墨）和石墨插层复合物的胶体悬浮液制备石墨烯。
1.2氧化石墨烯
如上所述，石墨烯为二文蜂窝状网络结构，由许多吹冰元碳环组成。为了改进石墨烯的分散性能，利用石墨烯许多优异的性能，研究者们把石墨进行化学氧化，制备出了氧化石墨。单层氧化石墨就称之为氧化石墨烯。
1.2.1 氧化石墨烯简介
氧化石墨（Graphite Oxide，简称GO）是一种多氧的含碳的层状结构材料，GO是结晶性高的石墨强力氧化后加水分解得到的化合物，与氟化石墨一样可以归类为有共价键的石墨层间化合物。氧化石墨的每一个薄层本质上都是一个含氧的石墨烯薄片，我们把它称为氧化石墨烯。根据目前的研究报道，在GO的表面与底部是由含有羟基与环氧基的sp3杂化的碳原子组成，在GO的边缘是由含有羧基和羰基的sp2杂化的碳原子组成。
图1-2 GO结构模型[16]
1.2.2 氧化石墨烯的制备方法
石墨在溶液中处于某种条件下能与强氧化剂反应，被氧化后在其片层间带上羰基、羟基、环氧基等基团，使得石墨层间距变大，变为氧化石墨烯。GO的首次合
成法为Brodie法，此后又出现了Staudenmaier法，Hummers法[17]等。这三大化学氧化方法都是用强质子酸处理原始石墨，形成一阶型石墨层间化合物[18]，然后加入强氧化剂对其进行氧化。后来又出现了电化学氧化法[19-20]以及对三种化学氧化法的改进[18]，从而缩短了反应周期，提高了制备效率。
1.3石墨烯量子点
量子点[21]是一种人工制造的可以用来存储电子的器件。通常的量子点器件是将半导体材料中的电子通过各种方式束缚在一个空间尺寸约为百纳米量级的范围，在其内部，电子因在各方向上的运动都受到局限，呈现出分立能级和量子局限效应，是一个准零文的纳米体系。量子点中一般包含103 -109个原子和数目相当的电子。
量子点的种类有很多，包括自组装量子点，电控横向和纵向量子点[21,22]，以及由各种纳米颗粒，半导体纳米线[23,24]，纳米碳管组成的量子点[25-27]。最近几年人们采用最新发现的石墨烯材料成功地制备出了量子点[28-31]。
1.3.1石墨烯量子点简介
石墨烯量子点的边缘往往表现为锯齿状，表明它们具有半导体特性。不同大小的石墨烯量子点的基态都是具有磁性的自旋三重态。其磁性一方面来源于zigzag边界上占有凸出位置的碳原子，另一方面来源于带有孤对电子的碳原子[32]。与荧光体相比，石墨烯量子点发出更稳定的荧光，不会出现光漂白，因而不易失去其荧光性[33]。使石墨烯量子点可能发挥更大的作用，应用于生物成像以及传感领域。