中文摘要：

石墨烯是第一个稳定存在的二维晶体，具有独特的电学、热学和力学性能，已成为重要的前沿课题。针对石墨烯研究中亟待解决的科学问题－如何得到大面积、高质量的石墨烯、如何提高石墨烯在溶剂中的分散性和可加工性、结构与性能的关系，提出了本申请。将利用化学法制备石墨烯，通过控制反应条件达到提高石墨烯在溶剂中分散性和溶液加工性的目的，对石墨烯进行化学修饰，实现其功能化。拟采用化学气相沉积法生长大面积、高质量石墨烯，通过掺杂改变其性能，研究影响石墨烯分子形成的诸多因素，并优化生长条件。利用石墨烯制备单元光电器件，如: 发光二极管和场效应晶体管，研究石墨烯的导电性能和载流子传输性能。希望能对石墨烯材料的物理化学性质有更深层次的认识，力争形成有特色的研究体系，利用结构修饰和元素掺杂调控其光电性能，在新型高性能石墨烯分子器件的设计和制备方面取得创新性突破，形成自主知识产权。该研究具有重要的科学意义和潜在的应用前景。

结论摘要：

以生长大面积、高质量的石墨烯和研究它的性能为研究目标，我们开展了研究工作，得到了如下结果1）采用溶剂热法利用油胺剥离石墨，得到了高质量的大尺寸石墨烯片；通过微波火花法剥离天然石墨，获得了高质量，高纯度的碳纳米卷；采用溶液法对石墨烯进行了溴化和氯化，对它们的形貌和结构进行了表征。制备了基于石墨烯的场效应晶体管，对器件的性能进行了研究。2）采用CVD方法生长了石墨烯，考查了Fe和Cu催化剂对石墨烯的形貌、层数和质量的影响，实现了石墨烯的低温N掺杂。3）采用溶液法在不同衬底上实现了石墨烯的图案化，制备了图案化的石墨烯，制备了化学传感器, 对乐果（O，O-二甲基-S-（N-甲基氨基甲酰甲基）二硫代磷酸酯）农药的传感灵敏度达到了7.6 ppb。同时，又利用该排布方法修饰电极，极大改善了基于聚（3-己基噻吩）光传感器的灵敏度。4) 探索用jet-printing等手段廉价、方便地打印出高性能的石墨烯器件。探讨石墨烯的结构、形貌及制备方法与光电性能的关系。在项目的执行过程中，共发表论文11篇，其中IF大于3.0有11篇，包括PNAS (1篇)，J. Am. Chem. Soc. (1篇)，Adv. Mater. (5篇)。