磷烯的制备结构性质及器件应用

微格教学教案硝酸的制备性质及用途

微格教学教案 硝酸的性质、制法及应用 学生姓名：—————— 学号：—————— 考号：—————— 完成时间：2019年2月8日

【教学内容】 硝酸的性质、制法及用途 【教学目标】 1、知识与技能目标： （1）复习巩固氨和铵盐的性质。 （2）了解硝酸的物理性质及化学性质。 （3）了解硝酸的用途。 2、过程与方法目标： 培养学生根据硝酸的性质解决日常生活中见到的现象、学以致用，学会解决生活中的实际问题。 3、情感态度与价值观目标： 通过对硝酸性质的探究，激发学生学习化学的兴趣。 通过学习硝酸的性质和用途相联系，培养学生将化学知识和生产生活实践相结合的意识。 【教材分析】 本节先通过观察总结出纯硝酸和浓硝酸的物理性质、硝酸的不稳定性，然后在实验的基础上总结出硝酸的氧化性和酸性。 氧化性是本节的重难点，教材通过稀、浓两种不同浓度的硝酸和铜反应做对比，引导学生总结出硝酸的氧化性，加深了同学们对硝酸氧化性的认识和对反应产物的记忆。 【教学重点】 硝酸的化学性质（不稳定性，氧化性，酸性） 【教学难点】 硝酸的氧化性 【教学过程】 一、复习引入： 1、教师引入：通过前面的学习，大家知道了哪些制备氨气的方法？实验室和工业上又分别用什么方法制备？为什么呢？ 2、学生回答。 3、教师讲解：制取氨气的方法有很多种，比如加热铵盐，铵盐和碱反应，化合反应合成氨等。铵盐的方法虽简单但制得的氨气不纯，氮气和氢气化合反应的反应条件要求较高，要高温高压催化剂，但因为反应物易制得且成本低所以适用于工业大量制氨气，实验室一般用氯化铵和熟石灰也就是氢氧化钙加热制取少量氨气。 4、板书：氨气的实验室制法2NH4Cl+Ca(OH)2=加热=2NH3↑+CaCl2+2H2O 氨气的工业制法N2+3H2=高温高压催化剂=2NH3 5、教师讲解：在学习了前面几个重要的含氮化合物之后，又将向大家介绍一工业巨头就是化工重要基础原料三酸两碱中的含氮酸——硝酸。 6、板书：硝酸 二、发现历史： 1、教师讲解：人类最早关于硝酸的记录是公元八世纪炼金术士贾比尔·伊本·哈扬在干馏硝石时发现并制得的硝酸，同时他也是硫酸和王水的发现者。而中国第一座能合成氨的工厂则是由中国著名的化学家侯德榜建成的，但因为硝酸可以用来制取炸药，所以在开工后不久就被侵略者摧毁了。

石墨烯量子点制备与应用

石墨烯量子点的概述 石墨烯量子点的性质 GQDs是准零维结构的纳米材料，由于其自身半径小于波尔激发半径，原子内部的电子在三维方向上的运动均受到限制，所以量子局域效应十分显着，因此具有许多独特的物理和化学性质。其与传统的半导体量子点(QDs)相比，GQDs 具有如下独特的性质：不含高毒性的金属元素如镉、铅等，属环保型量子点材料；自身结构稳定，耐强酸和强碱，耐光漂白；厚度可达到单个原子层，横向尺寸可达到几个互相联接的苯环大小，却能够保持高度的化学稳定性；带隙宽度范围可调，原则上可通过量子局域效应和边缘效应在0～5 eV 范围内调节，从而将波长范围从近红外区扩展到可见光区及深紫外区，从而满足了各种技术对材料能隙和特征波长的要求；容易实现表面功能化，可稳定分散于常用的化学试剂，满足材料低成本加工处理的需求。GQDs拥有的发光特性主要是通过光致发光和电化学发光产生，其中荧光性能是GQDs最突出的性能，GQDs的荧光性质主要包括：激发荧光稳定性高且具有抗光漂白性；荧光发射波长可以进行可控调节，有些GQDs还具有上转换荧光性质；激发光谱宽且连续，可以进行一元激发、多元发射。目前关于GQDs的光致发光机理主要有两个：(1)官能团效应，即在GQDs表面进行化学修饰，使得GQDs表面产生能量势阱，表面物理化学状态发生显着变化，导致其荧光量子产率提高；(2)尺寸效应，即GQDs的荧光性能取决于粒径尺寸的大小。GQDs还是优良的电子给体和电子受体，因此GQDs在能量存储、光电转化和电磁学领域具有重要的研究意义，同时在生物、医学、材料、新型半导体器件等领域具有重要潜在应用价值。 石墨烯量子点的制备 GQDs的合成方法可以分为两大类：自上而下法和自下而上法，如图1-1所示。自上而下法是通过简单的物理化学作用，进行热解和机械剥离块状石墨，得到尺寸较小的GQDs，是最常用的制备方法，比如改进的Hummers法，其使用的原料廉价，但是反应条件比较苛刻，制备周期比较长，通常需要经过强酸、强氧

石墨烯基本特性

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用高度定向的热解石墨首次获得了独立存在的高质量石墨烯，打破了传统的物理学观点:二维晶体在常温下不能稳定存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是一种碳原子分布在二维蜂巢晶体点阵上的单原子层晶体。被认为是构建所有其他维数石墨材料的基本单元，它可以包裹成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨，如图所示。石墨烯晶体C-C键长为0.142nm，每个碳原子4 个价电子中的3 个通过σ键与临近的3个碳原子相连，S、Px 和Py3个杂化轨道形成强的共价键合，组成sp2杂化结构。这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。拉伸强度高达130Gpa，破坏强度为42N/m，杨氏模量为1.0TPa,断裂强度为125Gpa 与碳纳米管相当。石墨烯的厚度仅为0.35nm左右，是世界上最薄的二维材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。（百度百科）石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。

石墨烯结构示意图（10） 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。传统的半导体和导体，例如硅和铜，由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能。而在石墨烯中，每个碳原子都有一个垂直于碳原子平面的σz轨道的未成键的p电子，在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键，可以在晶体中自由高效的迁移，且运动速度高达光速的1/300，电子能量不会被损耗，赋予了石墨烯良好的导电性。晶格平面两侧高度巡游的大π键电子又使其具有零带隙半导体和狄拉克载流子特性宽

实验室制取氧气及其性质实验报告

实验室制取氧气及其性质实验报告 实验者： 实验日期： 一、实验目的： 1、掌握实验室制取氧气的方法 2、掌握氧气的性质 二、实验器材：导气管，试管，集气瓶，酒精灯，水槽，燃烧匙 三、实验药品：氯酸钾，二氧化锰，木炭，硫粉，红磷，铁丝 四、实验原理：2KClO 3 2KCl+3O 2 五、实验步骤： 安装如图组装仪器。 查：检查装置气密性 ，双手握住试管，观察玻璃管内水柱变化。 装：将药品装入试管，在试管口放一小团棉花，装好带导管的软木塞。 定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在离试管口1/3处，试管口应向下。 点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管均匀受热，然后将火焰集中在药品处加热。 收：采用排水法收集氧气，理由是氧气不溶于水。收集四瓶氧气。 离：收集满氧气后，先将导管移开水槽。 熄：再用灯帽熄灭酒精灯。 六、氧气性质实验操作： 1、观察氧气的颜色和气味：无色无味，能使带火星的木条复燃。 2、娶一小块木炭，在酒精灯上烧至发红，然后将木炭插入集气瓶内。 观察现象：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，说明集气瓶中有纯净的氧气存在。反应完后，向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡后，现象为澄清石灰水变浑浊，说明木炭跟氧气反应后产生CO 2。 化学方程式为：C ＋O 2CO 2 3、用细铁丝螺旋绕在燃烧匙是，另一端绕一根火柴，点燃火柴，待火柴燃烧尽时，立即放入留有水，充满氧气的集气瓶中。 观察现象：红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。化学方程式为： 3Fe ＋2O 2 Fe 3O 4 4、取少量硫粉在燃烧匙上，在酒精灯上加热，硫粉熔化，迅速将燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶中。 S ＋O 2 SO 2 5、取少量磷粉在燃烧匙上，在酒精灯上加热至发红，迅速将燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶中。 观察现象：剧烈燃烧，发出明亮光辉，放出热量，生成白烟。化学方程式为： 4P ＋5O 22P 2O 5

石墨烯文献检索

《文献检索与科技论文写作》作业 学生姓名 年级专业 班级学号 指导教师职称

目录 第一部分文献查阅练习 (1) 第二部分文献总结练习 (7) 第三部分科技论文图表练习 (8) 第四部分心得体会 (11)

第一部分文献查阅练习 1、黄毅，陈永胜.石墨烯的功能化及其相关应用.中国科学B辑:化学2009年第39卷第9期:887-896 摘要：石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面纳米材料，其特殊的单原子层结构决定了它具有丰富而新奇的物理性质.过去几年中，石墨烯已经成为了备受瞩目的国际前沿和热点.在石墨烯的研究和应用中，为了充分发挥其优良性质，并改善其成型加工性(如分散性和溶解性等)，必须对石墨烯进行功能化，研究人员也在这方面开展了积极而有效的工作.但是，关于石墨烯的功能化方面的研究还处在探索阶段，对各种功能化的方法和效果还缺乏系统的认识.如何根据实际需求对石墨烯进行预期和可控的功能化是我们所面临的机遇和挑战.本文重点阐述了石墨烯的共价键和非共价键功能化领域的最新进展，并对功能化石墨烯的应用作了介绍，最后对相关领域的发展趋势作了展望. 关键词：功能化应用 2、胡耀娟,金娟.石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用. 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)Acta Phys.-Chim.Sin.,2010,26(8)：2073-2086 摘要：石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质.有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一.本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述,重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。 关键词：制备功能化应用. 3、杨永岗,陈成猛,温月芳.新型炭材料.第23卷第3期 2008年9月：193-200 摘要：石墨烯是单原子厚度的二维碳原子晶体,也是性能优异的新型纳米复合填料。近三年来,石墨烯从概念上的二维材料变成现实材料,在化学和物理学界均引起轰动。通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合

石墨烯的制备方法与应用

石墨烯的制备方法与应用 摘要: 石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文介绍了近几年石墨烯的研究进展, 包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的热潮。关键字: 石墨烯, 制备, 应用,氧化石墨烯，传感器 石墨烯的定义 石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，厚度只有0.335纳米,仅为头发的20万分之一，是构建其它维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元，具有极好的结晶性、力学性能和电学质量。 石墨烯的结构 完美的石墨烯是二维的, 它只包括六角元胞(等角六边形)。 如果有五角元胞和七角元胞存在,那么他们构成石墨烯的缺陷。如果少量的五角元胞细胞会使石墨烯翘曲; 12个五角元胞的会形成富勒烯。碳纳米管也被认为是卷成圆桶的石墨烯; 可见，石墨烯是构建其它维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元。

单原子层石墨晶体薄膜。 每个原胞中两个碳原子，每个原子与最相邻三个碳原子形成三个σ键。 每个碳原子贡献一个多余p电子，垂直于graphene平面，形成未成键的π电子——良好的导电性。 石墨烯的性能 最薄——只有一个原子厚 强度最高——美国哥伦比亚大学的专家为了测试石墨烯的强度，先在一块硅晶体板上钻出一些直径一微米的孔，每个小孔上放置一个完好的石墨烯样本，然后用一个带有金刚石探头的工具对样本施加压力。结果显示，在石墨烯样品微粒开始断裂前，每100纳米距离上可承受的最大压力为2．9 微牛左右。按这个结果测算，要使1 米长的石墨烯断裂，需要施加相当于55 牛顿的压力，也就是说，用石墨烯制成的包装袋应该可以承受大约两吨的重量。 没有能隙——良好的半导体 良好的导热性 热稳定性——优于石墨 较大的比表面积 优秀导电性——电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度--电子的“光速”移动碳原子有四个价电子，这样每个碳原子都贡献一个未成键的π电子，这些π电子与平面成垂直的方向可形成轨道，π电子可在晶体中自由移动，赋予

热塑性淀粉的制备_性质及应用研究进展_杨晋辉

热塑性淀粉的制备、性质及应用研究进展 杨晋辉,于九皋＊,马骁飞 (天津大学理学院化学系,天津　300072) 摘要:淀粉由于可降解、来源广泛、价格低廉、可再生而被认为是最具发展前景的生物降解材料之一,因此, 热塑性淀粉材料的研究与开发备受关注。本文综述了近年来热塑性淀粉材料的研究进展情况,内容主要涉及 了热塑性淀粉的制备、性质和应用。 关键词:热塑性淀粉;生物降解材料;制备;性质;应用 引言 进入21世纪后,社会的可持续发展及其涉及的环境、资源和经济问题愈来愈受到人们的关注。来源于石油产品的传统塑料正面临石油日益枯竭的资源问题和塑料废弃物对环境的污染问题,严重时还会影响到地球的生态平衡,因此可生物降解材料替代传统塑料已经提到日程上来。据估计[1],地球上每年可以产生170×109t生物质,但仅有约3.5%的生物质被人类所利用,在所利用生物质中大概有62%用于人类的食品,而用于非食品领域(比如说化工领域)的生物质材料仅占到了5%。由以上可知,天然聚合物数量巨大,可再生且再生周期较短,但被人类利用有限,所以对天然聚合物进行的研究开发还有巨大的空间,对此方面的研究不仅可以缓解资源问题,而且可以解决环境污染问题,如此则可实现人类的可持续发展。淀粉是一种来源广泛、价格低廉、再生周期短且可生物降解的生物质,是最具发展潜力的天然生物可降解材料之一。 1　热塑性淀粉 1.1　热塑性淀粉 淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成,天然淀粉微观形貌表现为颗粒状。淀粉结构单元上存在大量的分子内和分子间氢键,因此,淀粉一般存在有15%～45%的结晶,由于其玻璃化转变温度与分解温度非常接近[2],所以淀粉本身不具有可塑性。 向淀粉中加入小分子塑化剂,淀粉分子间和分子内氢键被塑化剂与淀粉之间较强的氢键作用所取代,淀粉分子活动能力得到提高,玻璃化转变温度降低,淀粉表现出热可塑性,在高温剪切力(挤出,模压及注塑等)作用下,即可制得热塑性淀粉材料。 多种淀粉可以用于热塑性淀粉的制备,包括天然淀粉和由天然淀粉通过化学反应制备的改性淀粉。由于玉米淀粉价廉易得,在热塑性淀粉的研究中应用较多。 塑化剂一般含有能与淀粉中羟基形成氢键的基团,如羟基、氨基或酰胺基。常用塑化剂包括甘油、乙二醇、葡萄糖、山梨醇、木糖醇,乙醇胺、尿素、甲酰胺等。其中以甘油为塑化剂的研究较多。 1.2　热塑性淀粉与原淀粉的区别 淀粉塑化后,淀粉分子间和分子内氢键减弱,淀粉颗粒破坏,结晶形态改变,以上各种变化可通过红外谱图、扫描电境谱图以及X衍射谱图作出分析判断。 作者简介:杨晋辉(1977-),男,博士生,主要从事淀粉基生物降解材料的研究; ＊通讯联系人:E-mail:jhhcooi@yahoo.com.cn.

石墨烯量子点的制备方法

石墨烯量子点的制备、表征与应用研究 氧化石墨(GO)的制备 本文采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨（GO），[20, 21] 具体如下：在干燥的三颈烧瓶中加入46 mL 98%浓硫酸，低温冷却至0-4℃。强力搅拌下加入2 g天然鳞片石墨和1 g硝酸钠，且控制水浴温度至4℃以下1小时。随后分几次缓慢加入6 g高锰酸钾，继续搅拌反应1 h，溶液呈墨绿色，然后将锥形瓶置于35℃的恒温水浴中，继续搅拌反应2 h,反应结束后搅拌下加入100 mL二次蒸馏水，控制温度在90℃继续搅拌1 h，用150 mL二次蒸馏水稀释反应液，再加入10 mL 30%双氧水，搅拌至溶液呈金黄色。趁热抽滤，用5%盐酸和去离子水充分洗涤棕黄色沉淀物至pH值≈7。将棕黄色沉淀物放置在60℃的烘箱中干燥12 h，得氧化石墨烯固体，保存备用。 还原石墨烯的制备 化学还原石墨烯是用水合肼还原氧化石墨烯制得。称取4.2.2得到的氧化石墨烯50 mg置于100 mL圆底烧瓶中，加入二次蒸馏水至100 mL，超声约0.5 h 使其完全溶解。取50 mL氧化石墨烯分散液于250 mL烧杯中，然后加入50 μL 35%水合肼溶液和350 μL浓氨水，混合均匀，剧烈搅拌几分钟。置于95℃水浴中反应1 h，溶液慢慢由棕褐色变为黑色。待溶液冷却至室温时，用0.22 μm的滤膜进行抽滤，将滤得的沉淀物于60℃干燥12 h，即得到所需的还原石墨烯薄膜。 石墨烯量子点（GQDs）的制备 石墨烯量子点(GQDs)的电化学制备是在0.01 mol L-1磷酸盐缓冲溶液(PBS)中进行的。用滴管向缓冲溶液中滴加两滴4 mg/mL巯基丙氨酸溶液作为分散剂，在±0.3v电压内以0.5 v s-1的扫描速率进行循环伏安(CV)扫描。由以上制得的石墨烯薄膜(5 mm×10 mm)作工作电极，Pt丝作辅助电极，甘汞电极作参比电极。过程中有石墨烯粒子从薄膜上剥落进入溶液中，溶液由无色变为黄色。将黄色溶液进一步用透析袋透析（透析袋截留分子量：3000道尔顿，袋外初始水体积为500 mL），每天换两次水，透析三天，得到石墨烯量子点水溶液。

石墨烯性能简介

第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念 石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子。但实际上，10层以内的石墨结构也可称作石墨烯，而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，由六边形晶格组成，理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外，石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性，室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能，引起科学界巨大兴趣，成为材料科学研究热点。 石墨烯结构图

2 石墨烯结构 石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片，由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键，连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元，可以将它看做一个无限大的芳香族分子，平面多环烃的极限情况就是石墨烯。 形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构，看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中，每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形，每一个六边单元实际上类似苯环，碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ，约为头发丝直径的二十万分之一。 石墨烯的结构非常稳定，碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时，碳原子面会发生弯曲变形，使碳原子不必重新排列来适应外力，从而保证了自身的结构稳定性。 石墨烯是有限结构，能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒，势垒随条带宽度的减小而增大。因此，通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。

基础实验氧气的制取与性质

基础实验1 氧气的制取与性质 【教学目标】 1．知识与技能： (1)练习仪器装配、检查装置气密性、收集气体和检验气体等基本实验操作。 (2)学习实验室制取氧气的方法。 (3)加深对氧气性质的认识。 2．过程与方法： (1)知道反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法和验满方法。 (2)学会边实验、边分析、边讨论的方法。 3．情感态度与价值观：培养学生的科学的学习态度，养成良好的学习习惯。 【教学重点】氧气的制法与性质及实验操作。 【教学难点】细铁丝在氧气中燃烧的实验操作及实验现象的描述。 【教学方法】复习提问→实验探究→得出结论→拓展视野→提高兴趣。 【实验准备】 药品：高锰酸钾、水、木炭、细铁丝、蜡烛。 仪器、材料：铁架台、铁夹、大试管、单孔橡皮塞、橡皮管、导管、集气瓶、水槽、毛玻璃片、棉花、坩埚钳、燃烧匙、火柴、酒精灯、烧杯、木条、木块、纸片、砂纸等。【课时安排】1课时 【教学过程】 [引入]展示一盛满氧气的集气瓶和一空集气瓶。 [问]哪一瓶是氧气？如何检验？ [复习提问] 实验室如何制取氧气呢？ [回答]实验室可以用分解过氧化氢溶液、加热高锰酸钾或加热混有二氧化锰的氯酸钾固体的方法制取氧气。 [提问]为什么选择这样的方法而不选择氧化汞（氧化汞加热生成汞和氧气，汞有毒）、空气或者水（水通电生成氧气和氢气）？ [回答]因为高锰酸钾或过氧化氢分解制取氧气的方法，具有反应快、操作简便、便于收集等优点，适合实验室制取少量气体。 [教师]那么又将选择什么样的装置呢？下面请同学们做好自学指导和[活动准备]，各小组根据所提供的实验用品设计制取氧气的方案，看哪组设计的又快又合理？讨论后各小组：①板书反应原理；②展示连接好的发生装置并回答问题2；③收集装置并回答问题3。 [学生讨论] [教师巡视] [学生代表陈述讨论结果] [教师]我们设计好了实验方案。哪位同学愿意自己动手来体验做化学实验的乐趣？ [学生]愿意。 [教师]各小组分好工，按方案规范操作亲自动手制取氧气，用一种方法收集三瓶氧气（其中一瓶底部留有少量水或铺层细砂）并验证它的性质并思考[问题与交流]。 [注意事项]

石墨烯的特殊性能

石墨烯的特殊性能 摘要：石墨烯是2004年才发现的一种有奇异性能的新型材料，它是由碳原子组成的二维六角点阵结构，具有单一原子层或几个原子层厚。石墨烯因其具有独特的电子能带结构和具相对论电子学特性，是迄今为止人类发现的最理想的二维电子系统，且具有丰富而新奇的物理特性。本文详细介绍了石墨烯的结构，特殊性能以及对石墨烯原胞进行了5×5×1的扩展，通过密度泛函理论 ( DFT) 和广义梯度近似( GGA)对50个碳原子的本征石墨烯超晶胞进行电子结构计算。 关键字：石墨烯，结构，特殊性能，超晶胞，电子结构计算 一、引言 石墨烯是2004年以来发现的新型电子材料石墨烯是sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体。在单层石墨烯中，碳碳键长为0.142nm，厚度只有0.334nm。石墨烯是构成下列碳同素异型体的基本单元：例如：石墨，碳纳米管和富勒烯。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。石墨烯在电子和光电器件领域有着重要和广阔的应用前景正因为如此，石墨烯的两位发现者获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯是一种没有能隙的半导体，具有比硅高100倍的载流子迁移率，在室温下具有微米级自由程和大的相干长度，因此石墨烯是纳米电路的理想材料，石墨烯具有良好的导热性[3000W／(m〃K)]、高强度(110GPa)和超大的比表面积 (2630mZ／g)。这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及 复合材料等领域有光明的应用前景 二、石墨烯的特殊性能 石墨烯是一种半金属或者零带隙二维材料，在靠近布里渊区6个角处的低能区，其E-k色散关系是线性的 ,因而电子或空穴的有效质量为零，这里的电子或空穴是相对论粒子，可以用自旋为1／2粒子的狄拉克方程来描述。 石墨烯的电子迁移率实验测量值超过15000cm／(V〃s)(载流子浓度n≈10 cm )，在10～100K范围内，迁移率几乎与温度无关，说明石墨烯中的主要散射机制是缺陷散射，因此，可以通过提高石墨烯的完整性来增加其迁移率，长波的声学声子散射使得石墨烯的室温迁移率大约为200000cm ／(V〃s)，其相应的电阻率为lO -6 〃cm，

氧气的实验室制取与性质-教学设计

《氧气的实验室制取与性质》 教学设计 临沂傅庄中学 夏丽娜 二零一五年四月

《氧气的实验室制取与性质》教学设计 课题名称：第二单元实验活动氧气的实验室制取与性质 教材所在页：第45----46页 教材版本：人教版 一、教材分析 1．地位与作用 本单元的知识是在初中化学学习的起始部分第一次系统地进行物质制取的讲解，它既要建立在本单元前两节知识的基础上（氧气的物理性质等），还要为以后学习物质（二氧化碳等）的制取起到学习方法的铺垫作用。 2．知识类型与知识结构 本单元知识包括氧气的实验室制法的具体内容：药品的选择，反应条件的确定，反应装置的选取，根据氧气的物理性质采取合理的收集方法，根据氧气的化学性质采取验满的方法。本单元的重点是实验室制取氧气的反应原理和操作方法。难点是：催化剂和催化作用的概念。疑点是：是否还有其他制取氧气的方法？在课堂上最好能让学生进行探究。 3．呈现方式与编排特点 利用学生已经有的基础知识，出示氧气在日常生活中应用的一些图片，指出在日常生活中会经常需要纯净的氧气，激发学生的学习兴趣，调动学生的思维，引导学生思考如何在实验室制取氧气。培养学生分析问题、解决问题的能力，同时让学生设计制取氧气的其他方法，使学生掌握制取气体的基本思路和方法，初步具备一定的探究能力，树立辩证唯物主义和相对论观点。 二、学情分析： 学生经过课题2的学习和活动，对氧气的性质及用途有了较深刻的认识，对氧气产生了浓厚的探究欲望，加之知识和实验技能的储备，学生早已渴望制取一瓶纯净的氧气，继而课题3《制取氧气》的学习后，学生具备了一定的科学探究理论，只缺实践。这是学生第一次亲自动手完成气体的制备，没有头绪，需要教师加以引导。本课题是气体制备的实践课，是学生对化学实验基本操作的综合应用能力的训练，为今后“物质的制备”奠定了理论和实践基础。 三、教学目标： 1.知识与技能 （1）通过练习掌握实验室用高猛酸钾制取氧气的方法和原理，进一步认识实验室制取一般气体的方法。 （2）学会用化学实验探究物质制备和验证物质性质的科学方法。 2.过程与方法 （1）学习运用观察、实验、类比等方法获取信息，从而提高对实验进行分析、思考的能力。

综述石墨烯的制备与应用

半导体物理课程作业 石墨烯的制备与应用（材料）

目录 一、石墨烯概述 (2) 二、石磨烯的制备 (3) 1、机械剥离法 (3) 2、外延生长法 (5) 3、化学气相沉积法 (6) 4、氧化石墨-还原法 (6) 5、电弧法 (9) 6、电化学还原法 (9) 7、有机合成法 (10) 三、石墨烯的应用 (11) 1、石墨烯在电子器件领域的应用 (11) 1.1 石墨烯场效应晶体管 (11) 1.2 石墨烯基计算机芯片 (12) 1.3 石墨烯信息存储器件 (13) 2、石墨烯在能源领域的应用 (14) 2.1 石墨烯超级电容器 (14) 2.2 锂离子电池 (15) 2.3 太阳能电池 (16) 2.4 储氢/甲烷器件 (17) 3、石墨烯在材料领域的应用 (18) 3.1 特氟龙材料替代物 (18) 3.2 石墨烯聚合物复合材料 (18) 3.3 光电功能材料 (19) 4、石墨烯在生物医药领域的应用 (20) 4.1 基于氧化石墨烯的纳米载药体系 (20) 4.2 氧化石墨烯对DNA/基因/蛋白的选择性检测 (21) 4.3用于生物成像技术 (23) 4.4 石墨烯在肿瘤治疗方面的应用 (23) 四、总结及展望 (24) 参考文献 (25)

一、石墨烯概述 碳广泛存在于自然界中，是构成生命有机体的基本元素之一。碳基材料是材料界中一类非常具有魅力的物质，从无定形的碳黑到晶体结构的天然层状石墨；从零维纳米结构富勒烯到一维碳纳米管无不给人们带来炫丽多彩的科学新思路。而二维碳基材料石墨烯的发现，不仅极大地丰富了碳材料的家族，而且其所具有的特殊纳米结构和性能，使得石墨烯无论是在理论还是实验研究方面都已展示出了重大的科学意义和应用价值，从而为碳基材料的研究提供新的目标和方向。 碳的晶体结构—石墨和金刚石(三维)是自然界中最早为人们熟知的两种碳同素异构体，因化学成键方式不同而具有截然相反的特性。1985年，一种被称为“巴基 (零维)被首次发现，三位发现者于11年后, 即1996年获诺贝尔球”的足球形分子C 60 化学奖。1991年，由石墨层片卷曲而成的一维管状结构: 碳纳米管被发现，发现者饭岛澄男(Sumio Iijima)于2008年获卡弗里纳米科学奖。石墨烯(Graphene)是只有一个原子层厚的单层石墨片，是石墨的极限形式。作为碳的二维晶体结构, 石墨烯的出现最终为人类勾勒出一幅点、线、面、体(从零维到三维)相结合的完美画面(图1)。 图1 碳的晶体结构 石墨烯作为一种独特的二维晶体，有着非常优异的性能：具有超大的比表面积，理论值为2630m2/g；机械性能优异，杨氏模量达1.0TPa；热导率为5300W·m-1·K-1，是铜热导率的10多倍；几乎完全透明，对光只有2.3%的吸收；在电和磁性能方面具有很多奇特的性质，如室温量子霍尔效应、双极性电场效应、铁磁性、超导性及高

石墨烯量子点的制备方法

SooPAT 石墨烯量子点的制备方法 申请号：201410499779.6 申请日：2014-09-25 申请(专利权)人深圳粤网节能技术服务有限公司 地址518107 广东省深圳市光明新区观光路3009号招商局光明科技 园A3栋C单元501 发明(设计)人张麟德张明东 主分类号C01B31/04(2006.01)I 分类号C01B31/04(2006.01)I C01G9/02(2006.01)I 公开(公告)号104229790A 公开(公告)日2014-12-24 专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人生启

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.12.24 C N 104229790 A (21)申请号 201410499779.6 (22)申请日 2014.09.25 C01B 31/04(2006.01) C01G 9/02(2006.01) (71)申请人深圳粤网节能技术服务有限公司 地址518107 广东省深圳市光明新区观光路 3009号招商局光明科技园A3栋C 单元 501 (72)发明人张麟德 张明东 (74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理 有限公司 44224 代理人 生启 (54)发明名称 石墨烯量子点的制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种石墨烯量子点的制备方法， 包括提供具有六方晶体结构、粒径为5nm ～30nm 的氧化锌作为种子晶核；将单层氧化石墨烯加入 溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，加入具有六方 晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得 到胶体溶液；将胶体溶液于160℃～300℃下进行 水热反应0.5h ～2h ，得到含有石墨烯量子点的悬 浊液；向含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使 含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，过滤，将滤液 的pH 值调节为7～8并搅拌，然后过滤，得到含有 石墨烯量子点的溶液；及将含有石墨烯量子点的 溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯 量子点的步骤。该方法工艺较为简单，能够制备尺 寸分布较窄的石墨烯量子点。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书8页 附图1页(10)申请公布号CN 104229790 A

氧气的实验室制取与性质 教学设计

氧气的实验室制取与性质教学设计 课题分析： 本课题是学生练习了实验操作后接触到的第一个系统的、综合的气体制取实验，是学生具体地从化学的角度出发，学习和研究制备物质的开始。通过制取氧气的原理和思路的分析，对于培养学生的实验设计探究能力和创新意识起到很好的作用，也有利于进一步熟悉常见仪器的使用，教学中通过对气体制取一般方法予以介绍，让学生对制取气体的方法有一定的认识，为学习“二氧化碳的制取的研究”打下基础。 本教学设计为此课题的第一课时的教学内容，内容主要有：1、研究实验室中如何制取氧气，在实验室里常用分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾的方法制取氧气，分解过氧化氢溶液用到催化剂，2、介绍了催化剂和催化作用。3、分解反应的概念。 学情分析： 1、本班学生基础较差，学习积极性不够，因此在教学中教师要特别注意引导和鼓励； 2、学生已经学习了“我们周围的空气”、“氧气的性质”等，对氧气有了一定的了解，但对如何得到氧气，特别是在实验室的条件下如何制取氧气还没有系统，深入地认识。 3、通过前面的探究学习活动，学生对科学探究已有一些体验。在本课题的探究学习活动中，在教师的引导下，学生对观察到的现象进行分析，后加以表达和交流，得出相关的结论。 教学目标： 1、知识与技能：（1）、了解实验室制取氧气的反应原理，培养学生的实验技能；（2）、认识催化剂、催化作用和分解反应等概念。 2、过程与方法： （1）、、通过探究氧气的制法，初步学习实验探究过程。 (2)、通过对分解反应与化合反应异同点的比较，让学生初步学会比较学习 3、情感态度与价值观：（1）、通过对催化剂的探究和阅读有关材料，培养学生自主探究，勇于创新的科学精神。（2）、激发学生学习化学的兴趣和探究的欲望。 教学重点、难点： 1、重点：实验室制取氧气的原理。 2、难点：催化剂的概念和催化作用。

石墨烯的表面性质及其分析测试技术

Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2016, 5(2), 48-57 Published Online May 2016 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/japc http://dx.doi.org/10.12677/japc.2016.52006 Progress in Surface Properties and the Surface Testing of Graphene Jinfeng Dai1*, Guojian Wang1,2, Chengken Wu1 1School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 2Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, Shanghai Received: Apr. 22nd, 2016; accepted: May 10th, 2016; published: May 13th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Abstract Graphene has been paid much attention for its special two-dimensional structure and excellent physicochemical properties. Researchers have done a great number of studies on these fields, and have made lots of outstanding results, while less on the surface properties, relatively. However, the surface properties of graphene usually play an important role in the practical application of graphene-based materials, especially, in the nano-composites, nano-coating and electrical nano- devices. In this review, the recent developments of surface properties and surface modification of graphene are summarized, where the relationship between the structure and surface properties of graphene is highlighted. The method of surface testing is also compared and commented on briefly. We believe that the future prospects of research emphasis on preparation of functiona-lized graphene with special surface properties, and a new comprehensive technique for testing the surface properties of graphene. Finally, the current challenges of research on structural surface and surface properties of graphene are commented based on our own opnion. Keywords Surface Properties, Structural Surface, Surface Energy, Surface Testing, Graphene 石墨烯的表面性质及其分析测试技术 戴进峰1*，王国建1,2，吴承恳1 1同济大学材料科学与工程学院，上海 *通讯作者。

石墨烯的制备与应用--课程论文

石墨烯的制备与应用前景 石墨烯是由碳原子以sp2链接的单元子层构成，其基本结构为有机材料中最稳定的苯六元环。它是目前发现的最薄的二维材料。石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元，它可以翘曲成为零维的富勒烯,卷曲成为一维的CNTs或者堆垛成为三维的石墨。石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，厚度相当于普通食品塑料袋的石墨烯能够承担大约两吨重的物品。石墨烯最大的特点是石墨 烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”的性质和相对论性的中微子非常相似。此外石墨烯有相当的不透明度：可以吸收大约2.3%的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性 的体现。 石墨烯的合成方法 1.微机械剥离法 这是最早制备出石墨烯的方法。2004年Novoselovt等用这种方法制备出了单层石墨烯。典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热 解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的 晶体中含有单层的石墨烯。但缺点是此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片 来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供 应用的石墨薄片样本。 2.外延生长法 一般是通过加热6H—SiC单晶表面，脱附Si(0001面)原子制备出石墨烯．先将6H- SiC单晶表面进行氧化或H 刻蚀预处理在超高真空下加热去除表面氧化物，通过俄歇电子能谱确认氧化物完全去除后，继续恒温加热10-20分钟，所得的石墨烯片层厚度主要由这一步骤的温度所决定，这种方法能够制备出l-2碳原子层厚的石墨烯，但由于SiC晶体表面结构较为复杂，难以获得大面积、厚度均一的石烯。与机械剥离法得到的石墨烯相比，外延生长法制备的石墨烯表现出较高的载流子迁移率等特性，但观测不到量子霍尔效应。 3.碳纳米管轴向切割法 前文已经提到过，碳纳米管从结构上可以看作是由单层的石墨烯纳米带卷曲

石墨烯结构的分析

石墨烯 石墨烯之所以被广泛应用，是由其自身的内部结构决定的。 石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。 石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为 1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似），因而具有优良的导电和光学性能。 在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，目前一般的电脑芯片以这种方式浪费了70%-80%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了优良导热特性。 超级电池采用单原子厚度的碳层构成，这项技术能够在最短时间内对手机和汽车快速充电，能够很容易制造并整合成为器件，未来有望制造更小的手机。 石墨烯储能和放电过程中不发生电池反应，只是将电子储存和释放，是物理变化。由此，应当称其为电容，而不是电池。目前，石墨烯应用于电池上的研究基本上有3个方向： 一是以石墨烯形成全新体系电池。就是说以石墨烯制造一个全新体系的电池，在性能上是颠覆性的，称作“超级电池”。使用这种材料制作的电池，能量密度超过600wh/kg，是目前动力锂电池的5倍，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里；电池重量只有锂离子电池的一半，体积也会大幅缩小，减轻使用该电池汽车的自身重量；电池的使用寿命更长，是传统氢化电池的4倍，锂电池的2倍；其成本将比目前锂电池降低77%。这些物理参数都符合超级电池的要求。 二是以石墨烯强化现有电池性能。将石墨烯运用到现有电池上，改进提升锂电池、太阳能电池等电池性能，力图达到超级电池的性能。对于那些已投巨资建

氧气的制备及性质

化师二班黄小雪2221 氧气的实验室制取及性质 一、教材分析 本实验是学生学完第一、二单元后的实验活动，在学习了氧气的制法有了一定的理论基础后自己动手独立完成科学探究过程的实验课，是对化学实验基本操作、氧气的实验制取和氧气性质等实验的综合应用。本实验起着承前启后的作用，本节课既是对前面的基本操作、氧气的相关知识的一个小结性的实践活动也为以后系统地学习二氧化碳的制取奠定了理论和实践的基础。 二、学情分析 实验室制取氧气对学生来讲是进入实验室的开始，学生通过课题2的学习与探究对氧气的性质及用途有了较深刻的认识，对氧气产生了浓厚的探究欲望加之知识和实验技能的储备学生早已渴望制取一瓶纯净的氧气，并对氧气性质验证的实验现象充满了好奇。 三、教学目标 1.知识与技能 （1）学习实验室制取氧气的方法； （2）加深对氧气性质的认识； （3）练习仪器的装配，初步掌握检查装置气密性、收集和检验气体等操作。 2.过程与方法 （1）通过制取氧气及其性质检验的探究活动，增进学生对科学探究的体验； （2）在活动中激发学习兴趣，在兴趣中提出问题、分析问题、解决问题。 3.情感态度价值观 （1）通过实验探究激发学生学习化学的积极性和主动性； （2）在实验探究过程中培养学生合作与交流能力。 四、教学重难点 重点：学习实验室制取氧气的方法；加深对氧气性质的认识 难点：实验操作规范掌握 五、教学方法 讲授法、实验法、合作探究法 六、教学过程 1、教学准备：带铁圈的铁架台、胶塞、导管、分液漏斗、集气瓶、水槽、毛玻

璃片、木炭、酒精灯、抹布2、教学过程

MnO 2 MnO 2 七、板书设计 氧气的制取及性质 一、实验原理 KMnO 4 MnO 2+K 2MnO 4+O 2 2KClO 3 2KCl+3O 2 2H 2O 2 2H 2O+O 2 二、实验步骤 组、查、装、收、验、检 1、“组“装仪器； 2、“查“装置气密性：液封法、微热法； 3、“装“入药品，连接好实验装置； 4、“收“实验，制备并收集气体； 5、“验“满：带火星的小木条 5、“检”验氧气性质：木炭 气体收集 木炭燃烧 现象 结论 空气 氧气 向上排空气法（ρ气>ρ空） 排空气法 排水法（气体不/微溶于水） 向下排空气法（ρ气<ρ空）