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| 編輯推薦： |
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《石墨烯合成及铁磁性》旨在通过石墨烯制备及后处理工艺研究，合理调控石墨烯缺陷;明确制备方法及处理过程对石墨烯缺陷类型及密度的影响，揭示石墨烯缺陷调控对铁磁性能的影响机理及关键因素。结合第 一性原理计算，构建并完善石墨烯铁磁性能的量化及调控方法。《石墨烯合成及铁磁性》中所述科研成果渴望能够为含缺陷石墨烯的合成、后处理及其铁磁性能的调控提供新方法、新理论基础和调控关键技术支撑 ，为非金属磁性材料的应用提供理论和技术支撑。
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| 內容簡介： |
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《石墨烯合成及铁磁性》共三大部分，六个章节。第一部分为石墨烯研究背景、性能及应用阐述，第二部分为自蔓延高温合成法制备石墨烯及掺氮石墨烯的方法及表征，第三部分为自蔓延高温石墨烯及掺氮石墨烯的铁磁性能研究。石墨烯合成及铁磁性能的影响因素关键在于反应物碳源及氮源的种类及比例。本书旨在阐述自蔓延高温合成法制备石墨烯及掺氮石墨烯的合成机制、石墨烯铁磁性能的产生原因及石墨烯结构缺陷的调控等科学问题；通过构建利于含缺陷石墨烯合成的碳源及氮源组群，解决石墨烯缺陷调控复杂技术问题；通过对石墨烯进行高温真空退火-氧化处理方式，使石墨烯铁磁性能发生变化，并进一步阐述现有石墨烯缺陷调控方法，以期为未来新型非金属材料的应用提供新材料、新理论。本书可供材料科学等相关专业的科研工作者和技术人员参考。
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| 關於作者： |
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苗卿华，哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院，副教授，作者在多年从事石墨烯相关科研工作，利用自蔓延高温合成法，分别以碳酸钙、葡萄糖、蔗糖、淀粉等为碳源，成功制备出具有多褶皱结构的少层石墨烯。同时分别以尿素和普鲁士蓝为氮源、以碳酸钙为碳源，制备出不同氮含量及不同氮原子结构的掺氮石墨烯，通过对制得的石墨烯及掺氮石墨烯进行检测得知，该石墨烯及掺氮石墨烯均具有明显的室温铁磁性能。以上内容发表SCI论文3篇，发明专利2篇。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1背景2
1.2主要内容3
第2章石墨烯的概述5
2.1引言6
2.2石墨烯的结构特征8
2.3石墨烯的性质特征9
2.3.1电子特性9
2.3.2光学特性12
2.3.3机械特性12
2.3.4热学特性13
2.4石墨烯的应用14
2.4.1气体分析16
2.4.2离子分析16
2.4.3催化17
2.4.4神经递质分析17
2.4.5蛋白质分析19
2.4.6DNA分析20
2.4.7药物输送22
2.4.8细胞成像23
2.4.9体内实时监控24
2.4.10癌症治疗25
2.4.11电极29
2.4.12晶体管31
2.4.13化学/生物传感器32
2.4.14超级电容器34
2.5石墨烯的制备37
2.5.1自上而下方式38
2.5.2自下而上方式44
2.5.3其他方法50
2.6石墨烯的铁磁性56
2.6.1石墨烯铁磁性的研究现状57
2.6.2石墨烯铁磁性的产生原理59
2.7本书的主要研究内容62
第3章实验材料及方法63
3.1实验材料64
3.2结构与性能的评价方法64
3.2.1形貌分析方法64
3.2.2结构分析方法65
3.2.3光谱分析方法65
3.2.4理化性能评价方法66
第4章少层石墨烯的自蔓延高温制备及表征67
4.1引言68
4.2以镁粉和碳酸钙为原料自蔓延高温制备少层石墨烯69
4.2.1反应物配比及反应装置示意图69
4.2.2自蔓延高温合成制备石墨烯的热力学分析70
4.2.3少层石墨烯的组织形貌分析71
4.3以镁粉和糖类为原料自蔓延高温制备少层石墨烯88
4.3.1反应物原料及配比88
4.3.2少层石墨烯的组织形貌分析89
4.4本章小结103
第5章掺氮石墨烯的自蔓延高温方法制备及表征105
5.1引言106
5.2以普鲁士蓝为氮源自蔓延高温制备掺氮石墨烯109
5.2.1反应物原料及配比109
5.2.2掺氮石墨烯的组织形貌分析110
5.3以尿素为氮源自蔓延高温制备掺氮石墨烯121
5.3.1反应物原料及配比121
5.3.2掺氮石墨烯的组织形貌分析123
5.4本章小结141
第6章自蔓延高温制备石墨烯的铁磁性能研究143
6.1引言144
6.2少层石墨烯的铁磁性能研究145
6.2.1少层石墨烯的热处理方法145
6.2.2热处理对少层石墨烯组织形貌的影响146
6.2.3热处理对少层石墨烯铁磁性能的影响159
6.3掺氮石墨烯的铁磁性能研究161
6.3.1室温下掺氮石墨烯的铁磁性能分析161
6.3.2热处理对掺氮石墨烯铁磁性能的影响168
6.4本章小结174
结论175
参考文献177
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| 內容試閱：
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石墨烯是一类由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，自 2004 年被发现以来，已经在理论科学及实验科学等多方面受到极大关注。由于石墨烯材料具有较特殊的纳米结构及诸多优异的性能，使其已经在光学、电子学、生物医学、储能、传感器及磁性等诸多领域显示出了巨大的应用潜能。
目前，常用的石墨烯制备方法有微机械剥离法、化学气相沉积法、化学氧化还原法等。化学气相沉积法常用于合成结构完整的少层石墨烯，但该方法对设备要求较高，且操作复杂；化学氧化还原法的操作过程简单，但合成的石墨烯缺陷较多，石墨烯无法进行完全还原；机械剥离法制得的石墨烯层数较少、质量好，但产量较低。本书采用一种远离平衡态的自蔓延高温合成法制备石墨烯，通过 X 射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman spectrum）、X 射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）等方法对石墨烯组织形貌进行表征；同时利用超导量子干涉仪（SQUID）对石墨烯进行磁性检测；考察不同种类及比例的碳源、氮源对石墨烯及掺氮石墨烯的微观结构、元素组成含量及性质的影响，并围绕自蔓延高温合成法制得的石墨烯及掺氮石墨烯所具备的独特的铁磁性能进行了详细的研究。
以不同碳源及氮源制得的少层石墨烯及掺氮石墨烯多为具有褶皱的三维少层结构，生长过程多以氧化物作为模板围绕其周围进行生长。通过对其结构进行表征可知，不同碳源及反应物比例均能对石墨烯微观结构及缺陷密度有明显影响。标准化学计量比反应物获得的石墨烯片层尺寸更好，结构更完整。在掺氮石墨烯中氮含量越高，石墨烯片层越薄，层数更少，且其中吡咯氮含量也随之增加。
自蔓延高温合成的石墨烯具有显著的室温铁磁性能，且其饱和磁化强度随着处理温度的不同发生明显变化。通过分析可知，石墨烯铁磁性强度是由包含碳六元环破坏引起的缺陷及含氧官能团引起的缺陷在内的两个方面共同作用的结果。氮元素含量及结构的变化均会影响石墨烯铁磁性能发生相应改变。
由于作者时间和水平有限，书中难免存在疏漏，敬请广大读者批评指正。
作者
2023年5月
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