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第1章 碳的同素异形体1

1.1 碳的同素异形体1

1.2 纳米碳5

参考文献7

第2章 石墨烯8

2.1 石墨烯的结构8

2.2 石墨烯的性质9

2.2.1 物理性质9

2.2.2 化学性质11

2.3 石墨烯的表征12

2.3.1 拉曼光谱术12

2.3.2 电子显微像、电子衍射花样和能量损失谱术24

2.3.3 原子力显微术和扫描隧道显微术29

2.3.4 光学显微术35

2.3.5 元素分析38

2.4 石墨烯的制备41

2.4.1 剥离法41

2.4.2 外延生长法45

2.4.3 化学气相沉积法48

2.4.4 氧化还原法55

2.5 石墨烯的应用58

2.5.1 石墨烯在复合材料中的应用58

2.5.2 石墨烯在电子学和电学相关领域的应用75

2.5.3 石墨烯在生物医学领域的应用76

参考文献77

第3章 富勒烯84

3.1 概述84

3.1.1 C60的意外发现84

3.1.2 形状与几何85

3.1.3 天然存在的富勒烯86

3.2 富勒烯的结构及制备87

3.2.1 结构与稳定性87

3.2.2 富勒烯的分类89

3.2.3 C60的制备方法90

3.2.4 富勒烯的形成机理92

3.3 富勒烯的性质93

3.3.1 物理性质93

3.3.2 化学性质95

3.4 富勒烯及其衍生物的应用96

3.4.1 医学方面的应用96

3.4.2 光电材料应用97

3.4.3 超导材料应用98

3.4.4 电化学传感器98

3.4.5 催化性能应用99

3.5 富勒烯的表征99

3.5.1 质谱分析99

3.5.2 紫外-可见-近红外吸收光谱101

3.5.3 红外光谱102

3.5.4 拉曼光谱103

3.5.5 X射线衍射法104

3.5.6 13C核磁共振谱105

3.5.7 电子显微术和扫描隧道显微术107

3.5.8 高能光谱技术107

参考文献108

第4章 碳纳米管113

4.1 概述113

4.2 碳纳米管的基本结构113

4.3 碳纳米管的基本性质117

4.3.1 力学性质117

4.3.2 电学性质119

4.3.3 热学性质120

4.3.4 光学性质120

4.3.5 化学性质120

4.3.6 碳纳米管的毒性问题124

4.4 碳纳米管的表征124

4.4.1 拉曼光谱术124

4.4.2 碳纳米管形变的拉曼光谱行为130

4.4.3 电子显微术135

4.4.4 电子衍射术和中子衍射术141

4.4.5 扫描探针显微术143

4.5 碳纳米管的制备和纯化146

4.5.1 碳纳米管的制备146

4.5.2 碳纳米管的纯化151

4.6 碳纳米管/聚合物复合材料及其界面行为152

4.6.1 概述152

4.6.2 纳米管的分散和复合材料的制备153

4.6.3 碳纳米管/聚合物复合材料的界面行为158

4.6.4 力学性质的测量168

4.6.5 碳纳米管的取向169

4.7 碳纳米管传感器173

4.7.1 拉曼力学传感器173

4.7.2 气体传感器174

4.7.3 生物和物理传感器174

4.8 碳纳米管针尖175

4.9 碳纳米管的其他应用177

参考文献177

第5章 碳量子点的制备、性质和应用187

5.1 前言187

5.2 碳量子点的制备方法188

5.2.1 电弧放电法188

5.2.2 激光剥离（刻蚀）法189

5.2.3 电化学氧化法190

5.2.4 化学氧化法190

5.2.5 水热法191

5.2.6 微波辅助法192

5.2.7 溶液化学法192

5.2.8 燃烧法192

5.3 碳量子点的基本性质193

5.3.1 结晶性质193

5.3.2 光学性质193

5.3.3 低毒性和生物相容性197

5.4 碳量子点的化学修饰197

5.4.1 表面钝化及发光调控197

5.4.2 CQDs的功能化198

5.5 碳量子的应用199

5.5.1 生物领域199

5.5.2 光催化应用204

5.6 表征手段204

5.6.1 常用方法204

5.6.2 微观结构表征205

5.6.3 化学结构表征208

5.6.4 生物成像表征209

参考文献211

第6章 表征技术219

6.1 概述219

6.2 高能电子流与试样物质的相互作用221

6.3 透射电子显微术222

6.3.1 概述222

6.3.2 仪器和工作模式223

6.3.3 图像衬度形成机制227

6.3.4 像差校正术233

6.3.5 断层成像术234

6.3.6 选区电子衍射235

6.3.7 试样制备技术236

6.4 扫描电子显微术238

6.4.1 概述238

6.4.2 扫描电镜的成像原理和结构239

6.4.3 SEM中检测的各种信号的性质241

6.4.4 结构细节、分辨率和衬度243

6.4.5 图像衬度机制246

6.4.6 试样准备249

6.5 拉曼光谱术250

6.5.1 拉曼光谱术的适用范围250

6.5.2 拉曼散射和拉曼光谱251

6.5.3 仪器和主要技术256

6.5.4 拉曼光谱的噪声及其减除261

6.5.5 试样准备和安置264

6.6 扫描探针显微术265

6.6.1 概述265

6.6.2 扫描隧道显微术266

6.6.3 AFM的主要功能267

6.6.4 AFM的成像原理和仪器学269

6.6.5 AFM的操作模式和成像模式273

6.6.6 纳米碳的AFM表征实例278

6.7 多方法联用术279

6.7.1 概述279

6.7.2 拉曼光谱术与AFM的联合280

6.7.3 拉曼光谱术与SEM的联合287

6.7.4 SEM-SCA系统288

6.7.5 拉曼光谱术与红外光谱术的联合291

6.7.6 AFM/IR-ATR系统292

6.7.7 AFM和TEM的联合应用293

参考文献294