1.3 分类及命名
石墨烯的英文单词为“graphene”,是英文石墨“graphite”和后缀“-ene”的结合。根据石墨烯的定义,其应该是指能被分离的、独立的单层石墨。生长在金属基底上但能被转移下来的单层石墨,也可以被认为是独立的。但是,随着石墨烯的研究及应用开发的不断深入,在实践中,石墨烯的概念及其内涵已经扩大,不再单指这种单层石墨结构,而是包含所有相关材料。
石墨烯材料可以根据不同的规则进行分类,这里主要介绍以下几种分类。
a.根据石墨烯材料包含的石墨烯的层数,可以分为单层石墨烯(single-layer graphene,简称SLG),双层石墨烯(bilayer graphene,简称BLG),三层石墨烯(trilayer graphene,简称TLG)等,而对于所有2~10层的石墨烯又可统称为多层石墨烯(few-layer graphene,简称FLG)。
b.对于多层石墨烯,又可以根据其层与层之间的堆垛结构进行划分。例如,对于双层石墨烯,可以分为AB堆垛(Bernal堆垛)与非AB堆垛,对于更多层石墨烯,可以有ABA和ABC等堆垛方式。
c.根据石墨烯的宏观形态,可以分为薄膜和粉体两大类。石墨烯薄膜(graphene film)指在特定基底表面上生长形成的或之后被转移到其他基底上的连续石墨烯材料(某些局部可以是不连续的,即为缺陷),其微观组织结构可为单晶或多晶,宏观上两个维度尺寸可达厘米甚至米量级,如图1-4所示,图(b)中单一的颜色表示薄膜很好的连续性和厚度均匀性。石墨烯粉体(graphene powder)是指纳米及微米尺寸的石墨烯片无序聚集体,如图1-4(c)、(d)所示。石墨烯粉体的分散液又称为石墨烯浆料(graphene dispersion)。
图1-4 (a)、(b)分别为在SiO2/Si基底上的单层石墨烯薄膜的照片和光学图像;(c)石墨烯粉体的照片和(d)分散在基底上的石墨烯粉体微片的SEM图像(标尺为20μm)
d.根据石墨烯的制备方法,又可分为化学气相沉积(CVD)石墨烯、氧化还原石墨烯、机械剥离石墨烯等。