对于大规模生产不适用。目前实验室用的石墨烯多用化学方法来制备, 此法最早以苯环或 其它芳香体系为前驱体，通过多步偶联反应取代苯环或大芳香环上 6 个, 如此循环往复， 使芳香体系变大, 获得具有一定尺寸的平面结构的石墨烯( 化学合成法)。 2006 年， Stankovich  等首次用肼还原脱除石墨烯氧化物(graphene oxide)的含氧基团从而恢复单层石

墨的有序结构(氧化−还原法),  在此基础上人们不断加以改进,  使得氧化−还原法(含氧化−修

饰−还原法)成为最具有潜力和发展前途的合成石墨烯及其材料的方法。除此之外, 晶体外 延生长、化学气相沉积也可用于大规模制备高纯度的石墨烯。

1。3 石墨烯的物理与化学性质

石墨烯的厚度仅为 0。35 nm 左右，是世界上最薄的二维材料。石墨烯中稳定的正六边 形碳网格结构赋予许多独特的性能，例如其拉伸强度高达 130 GPa，是已知材料中最高的

[23] ；热导率达 5000 W/m-K，是金刚石的 3 倍；载流子迁移率高达 15000—25000   cm2 /V-s(  超文献综述

过商用硅片 10 倍)；还具有室温量子霍尔效应及室温铁磁性等特殊性质。此外，石墨烯还 有一个优点，即当电子穿过石墨烯时几乎没有任何阻力，产生的热量少、导电效率高，是 已知的材料中导电性能最优异的。但是，相比于传统的半导体，石墨烯没有能带隙，这一 原因使其电导性不能完全被控制，还有石墨烯的表面光滑且呈惰性，这也不利于石墨烯与 其他材料的复合，从而阻碍了石墨烯的应用。

近年来，研究者一直努力探索改善石墨烯性质的方法，其中，在拓展石墨烯的应用领 域方面，石墨烯掺氮方法起着关键作用。石墨烯掺氮，可以打开能带隙并调整导电类型， 改变石墨烯的电子结构，提高石墨烯的自由载流子密度[6] ，从而提高石墨烯的导电性能和 稳定性。此外，在石墨烯的碳网格中引入含氮原子结构，可以增加石墨烯表面吸附金属粒 子的活性位，从而增强金属粒子与石墨烯的相互作用[6] 。鉴于石墨烯掺氮之后具有如此多 优良的性质，本文就掺氮石墨烯热导率这一方面进行研究探讨。

1。4 掺氮石墨烯

单层石墨烯首次成功剥离以来，二维（2D）纳米材料因其特殊的结构和奇异的物理化 学性质受到越来越广泛的关注 [7] 。例如，石墨烯表现出优异的电子输运性质以及在费米面 附近能量与波矢表现出独特的线性色散关系，超强的热传输能力，非常高的机械刚度和断 裂强度[ 37 ] 。这些不同寻常的特性使得石墨烯在很多领域有巨大的应用潜力，如纳米电子学、 纳米光子学、能源存储、光电子等[ 7] 。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

此外，化学掺杂方法通过给石墨烯引入外来原子可以修改它的物理和化学性质，由此 可以获得一些独特的性能，并且可以拓展石墨烯其他应用的可能性。其中，氮掺杂是操纵 物理和化学性质一种常用的方法。例如，零带隙的石墨烯可以通过氮掺杂变成一个 N 型半 导体。此外，氮掺杂石墨烯表现出优异的电化学性能[ 8] ，例如，增强的电催化活性和长期 的运行稳定性，这使得石墨烯非常适合作为燃料电池氧还原所需的催化剂或者是电化学生 物传感器[ 9] 。此外，氮掺杂产生的空位缺陷可以增强石墨烯与其他离子的结合能力，利用 这一特性可用来制造大容量储能材料 [10] 。实验研究已经表明，氮掺杂石墨烯可以用于制造 高容量锂离子电池的阳极材料，由于其具有很高的可逆容量，优异的性能和较高的循环稳 定性 [10] 。