石墨烯和石墨单层的区别

1. 石墨烯和石墨单层的区别

人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯
石墨烯出现在实验室中是在2004年，当时，英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。
石墨烯被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。石墨烯的另一特性是，其导电电子不仅能在晶格中无障碍地移动，而且速度极快，远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度。还有，其导热性超过现有一切已知物质。

2. 单层石墨烯目前产量和成本大概是多少?

按照2021年市场行情，一些低纯度，品质较差的石墨烯，售价几十元一块。而一些高纯度的石墨烯，最贵的可以买到5000元一克以上。
石墨烯作为一种二维碳纳米材料，目前在市场上，主要用克来做计价单位，根据纯度的不同，石墨烯的价格也是有所不同的。

氧化还原法
氧化还原法是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨（Graphite Oxide）。
然后将反应物进行水洗，并对洗净后的固体进行低温干燥，制得氧化石墨粉体。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。

3. 中国的石墨烯有多少储量

石墨烯不是一种矿物，所以没有储量可言。石墨烯要靠人工合成的。

但是有石墨矿的。
我国80年代恢复发展了莱西、武川、伍园、西峡等矿，广东佛冈煤矿和鸡西磷矿兼有石墨生产矿场。至1985年全国县属以上的大、中型石墨企业有25家，乡镇小型企业200多家，全国年产量27.9万t，出口量从1978年的1.37万t增长至8.1万t，成为非金属矿中的大宗出口产品。1990年中国石墨生产出现高峰，年产量67.9万t，出口量14.1万t，1992年降为50.8万t，出口量15.5万t。1995年又出现新的高峰，年产量达216.3万t，其中鳞片石墨产量54.9万t，出口量15.4万t。目前共有国有骨干矿山9座，地方国有矿山15座，集体及乡镇采选厂矿187家，各种加工厂180余家，形成以黑龙江柳毛、山东南墅、内蒙古兴和为重点的晶质石墨生产基地和以湖南鲁塘为中心的隐晶质石墨生产基地，国有骨干矿山的产量占全国产量的38%，集体及乡镇企业产量占62%。
我国石墨矿业历经70多年沧桑，虽然也有几次曲折，但总体发展显著，至1995年不仅年产量为1949年产量的365倍，而且已形成为采矿、选矿、加工、质量提纯和石墨制品一系列配套的综合性产业。年产量约占世界产量的一半，居于首位。产品品种20多种，产品牌号272种，产品质量、粒度分级及粉碎加工方法达世界先进水平。同时，由于不断开拓深加工产品，产品结构也发生较大的改善，已能生产代表当代国际先进水平的彩电管石墨乳，GRT节能减磨添加剂、可膨胀石墨、石墨板材、石墨密封件和石墨耐火材料等6大类近1000种深加工产品。长期以来，石墨一直是我国非金属优势矿产之一，今后仍将继续稳步发展。

4. 双层石墨烯比单层的有哪些优点？

单层石墨烯的许多性质已经为大家所了解。单层石墨烯是一种没有能隙具有线性能量分布的半导体，在单层石墨烯中，每个碳原子都贡献出一个未成键的电子，电子呈锥形分布，这些电子可以在晶体中自由移动，赋予石墨烯非常好的导电性。石墨烯中电子的典型传导速率为大约106 m／s，这虽然只是光速1/300，但是却比一般半导体中的电子传导速度大得多。双层石墨烯同样是零隙半导体，但其电子呈抛物线能量分布，最近知道，双层石墨烯的载流子迁移率可轻松达到106cm2/Vs级别。使人们对石墨烯用途的期待更高了。不过，这是在不接触基板的情况下形成双层石墨烯时的结果。实验证明在两层石墨烯之间加电压打破对称性，可以在几百meV的范围调节带隙。这暗示着双层石墨烯有用于光电子应用和未来的微处理器巨大潜力。三层石墨烯是一种具有能带重叠的半金属，可以通过外加电场控制其能带。这些特性仅仅在天然石墨剥离的具有Bernal ABAB堆叠的多层石墨烯中才有，合成石墨烯中还没发现。根据这种叠层安排的偏差，通过横向平移或角度偏差，可以影响层间的相互作用，有时诱导行为类似单层石墨烯。
最近，有关单层石墨烯、双层、3层、N层石墨烯，以及与石墨有何不同的研究在急速进展。另外，即使同为双层石墨烯，如果石墨烯之间的重叠方法不同，或因变形发生错位，能带构造等会如何变化的相关知识也日益增加。一般着眼于贝利相位（Berry's Phase）这一几何学相位展开研究。
掺杂碱土金属原子揷层的2层和3层石墨烯如CaC6揷层复合物具有二维超导性。
对石墨烯的认识还在进行中。正如石墨烯开发者之一的曼切斯特大学诺沃谢洛夫博士指出的，石墨烯是研究领域的“金矿”，在很长一段时间内，研究人员将会陆续“开采”出新的研究成果。

5. 中国的石墨烯有多少储量

石墨烯不是一种矿物，所以没有储量可言。石墨烯要靠人工合成的。
但是有石墨矿的。
我国80年代恢复发展了莱西、武川、伍园、西峡等矿，广东佛冈煤矿和鸡西磷矿兼有石墨生产矿场。至1985年全国县属以上的大、中型石墨企业有25家，乡镇小型企业200多家，全国年产量27.9万t，出口量从1978年的1.37万t增长至8.1万t，成为非金属矿中的大宗出口产品。1990年中国石墨生产出现高峰，年产量67.9万t，出口量14.1万t，1992年降为50.8万t，出口量15.5万t。1995年又出现新的高峰，年产量达216.3万t，其中鳞片石墨产量54.9万t，出口量15.4万t。目前共有国有骨干矿山9座，地方国有矿山15座，集体及乡镇采选厂矿187家，各种加工厂180余家，形成以黑龙江柳毛、山东南墅、内蒙古兴和为重点的晶质石墨生产基地和以湖南鲁塘为中心的隐晶质石墨生产基地，国有骨干矿山的产量占全国产量的38%，集体及乡镇企业产量占62%。
我国石墨矿业历经70多年沧桑，虽然也有几次曲折，但总体发展显著，至1995年不仅年产量为1949年产量的365倍，而且已形成为采矿、选矿、加工、质量提纯和石墨制品一系列配套的综合性产业。年产量约占世界产量的一半，居于首位。产品品种20多种，产品牌号272种，产品质量、粒度分级及粉碎加工方法达世界先进水平。同时，由于不断开拓深加工产品，产品结构也发生较大的改善，已能生产代表当代国际先进水平的彩电管石墨乳，GRT节能减磨添加剂、可膨胀石墨、石墨板材、石墨密封件和石墨耐火材料等6大类近1000种深加工产品。长期以来，石墨一直是我国非金属优势矿产之一，今后仍将继续稳步发展。

6. 石墨烯有单双层的区别吗？

‍‍单层石墨烯的许多性质已经为大家所了解。单层石墨烯是一种没有能隙具有线性能量分布的半导体，在单层石墨烯中，每个碳原子都贡献出一个未成键的电子，电子呈锥形分布，这些电子可以在晶体中自由移动，赋予石墨烯非常好的导电性。石墨烯中电子的典型传导速率为大约106 m／s，这虽然只是光速1/300，但是却比一般半导体中的电子传导速度大得多。双层石墨烯同样是零隙半导体，但其电子呈抛物线能量分布，最近知道，双层石墨烯的载流子迁移率可轻松达到2650px2/Vs级别。使人们对石墨烯用途的期待更高了。不过，这是在不接触基板的情况下形成双层石墨烯时的结果。实验证明在两层石墨烯之间加电压打破对称性，可以在几百meV的范围调节带隙。这暗示着双层石墨烯有用于光电子应用和未来的微处理器巨大潜力。三层石墨烯是一种具有能带重叠的半金属，可以通过外加电场控制其能带。这些特性仅仅在天然石墨剥离的具有Bernal ABAB堆叠的多层石墨烯中才有，合成石墨烯中还没发现。
根据这种叠层安排的偏差，通过横向平移或角度偏差，可以影响层间的相互作用，有时诱导行为类似单层石墨烯。最近，有关单层石墨烯、双层、3层、N层石墨烯，以及与石墨有何不同的研究在急速进展。另外，即使同为双层石墨烯，如果石墨烯之间的重叠方法不同，或因变形发生错位，能带构造等会如何变化的相关知识也日益增加。一般着眼于贝利相位（Berry's Phase）这一几何学相位展开研究。掺杂碱土金属原子揷层的2层和3层石墨烯如CaC6揷层复合物具有二维超导性。对石墨烯的认识还在进行中。正如石墨烯开发者之一的曼切斯特大学诺沃谢洛夫博士指出的，石墨烯是研究领域的“金矿”，在很长一段时间内，研究人员将会陆续“开采”出新的研究成果。

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7. 多层石墨烯的用途有哪些

在纳电子器件方面的应用
　　2005年，Geim研究组[3 J与Kim研究组H 发现，室温下石墨烯具有l0倍于商用硅片的高载流子迁移率(约10 am /V·s)，并且受温度和掺杂效应的影响很小，表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性(300 K下可达0．3 m)，这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势，使电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管成为可能。较大的费米速度和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间，超高频率的操作响应特性是石墨烯基电子器件的另一显著优势。此外，石墨烯减小到纳米尺度甚至单个苯环同样保持很好的稳定性和电学性能，使探索单电子器件成为可能。
代替硅生产超级计算机
　　科学家发现，石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊，一些电子设备，例如手机，由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中，它们被要求使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高，热量也越高，于是，高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现，高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。 这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。
光子传感器
　　石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上，这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的，现在，这个角色还在由硅担当，但硅的时代似乎就要结束。去年10月，IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器，接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。因为石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。 [2]
基因电子测序
　　由于导电的石墨烯的厚度小于DNA链中相邻碱基之间的距离以及DNA四种碱基之间存在电子指纹，因此，石墨烯有望实现直接的，快速的，低成本的基因电子测序技术。[4][5]
减少噪音
　　美国IBM 宣布，通过重叠2层相当于石墨单原子层的“石墨烯(Graphene)”，试制成功了新型晶体管，同时发现可大幅降低纳米元件特有的1/f。石墨烯，试制成功了相同的晶体管，不过与预计的相反，发现能够大幅控制噪音。通过在二层石墨烯之间生成的强电子结合，从而控制噪音。噪声。
其它应用
　　石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域，同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤；用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。

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8. 双层石墨烯有哪些特性？

当我们用铅笔在纸上画画时，也许并没有意识到黑色的石墨铅有什么神奇之处，但从微观物理科学的角度来看，它又是一个充满秘密的世界。石墨是一种碳素异形体，碳原子可以形成平面的六边形环状堆积结构，堆积起来就是石墨，由于这些层状结构只有微弱的结合力，很容易造成相互滑动、脱落。


石墨也因此表现出质地柔软和有油腻感的特点，不仅可以用来写字，还可以做润滑材料，同时科学家利用石墨材料较好的耐腐蚀性、导电性和导热性等特点，在工业上广泛使用。碳原子的神奇之处在于，它们的不同组合可以形成具有非常不同性质的材料。例如，在非常高的压力下，每个碳原子以四面体的形式与其他四个碳原子结合，形成一个三维的致密网络。这种结构的晶体是具有高透明度和超强硬度的钻石，与石墨相比变得不导电。

如果碳原子变成二维，其能力是什么？答案是十多年来在凝聚态物理学中炙手可热的一种超级材料：石墨烯。一般来说，它被称为单原子平面石墨。这种由单原子组成的晶体材料也被称为二维材料。众所周知，1毫米厚的石墨是由大约300万层石墨烯组成的。2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈-盖姆和康斯坦丁-诺沃谢洛夫在实验室中成功地从石墨中分离出石墨烯，并在室温下观察到石墨烯的量子霍尔效应。2010年，两人因其在石墨烯方面的开创性工作而分享了诺贝尔物理学奖。
石墨烯作为人类首次成功制备的二维材料，被科学家广泛赞誉为改变21世纪的材料之王，吸引着世界各地的物理学家对其进行深入研究。它不仅是人类已知的最坚固、最薄的纳米材料，而且具有超导性、优良的导热性和光学特性。一种新材料能在多大程度上得到应用，取决于对其物理特性的了解程度。在过去15年左右的时间里，石墨烯的研究已经进入了深水区，但我们对它的特性了解得多吗？美国麻省理工学院（MIT）物理系助理教授何龙，近年来通过整合光学、器件加工和电传输测量等跨领域的实验手段，揭示了更多关于石墨烯材料的新物理特性和应用前景，对二维材料的创新实验技术也起到了重要的物理研究作用。