三維石墨烯與二維石墨烯相比于哪些優(yōu)勢？

二維石墨烯多為層狀堆疊結(jié)構(gòu)，大大降低了石墨烯與溶液的接觸面積，限制了石墨烯在電化學及傳感器方面的應用；三維石墨烯多為中空球狀結(jié)構(gòu)，既保留了石墨烯自身優(yōu)良的機械性能和導電導熱性能，又增加了與溶液的接觸面積，同事多孔結(jié)構(gòu)有利于電極反應過程中離子的轉(zhuǎn)移，三維石墨烯在超級電容器及生物傳感器等電化學領(lǐng)域有很大發(fā)展前景

首先，關(guān)于（二維）石墨烯的基本概念及參數(shù)。
2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。由于石墨烯具有優(yōu)異的力學性能、熱學性能，電學性能以及良好的延展性，使其在高性能電子器件、導熱、催化及能源領(lǐng)域有著巨大的潛在應用價值。

石墨烯是由碳六元環(huán)組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點陣結(jié)構(gòu), 它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一維(1D)的碳納米管(carbon nano-tube, CNT)或者堆垛成三維(3D)的石墨(graphite), 因此石墨烯是構(gòu)成其他石墨材料的基本單元。

除了 CVD 可以「穩(wěn)定」制備單層石墨烯外，其他都可以視為制備了三維石墨烯。但單層石墨烯用途不大，怎么說呢? 第一，石墨烯的缺陷，比如出現(xiàn)空洞而形成內(nèi)部的封閉邊界，邊界導致其結(jié)構(gòu)不均衡﹔褶皺也是一種邊界形式，此時石墨烯局部從二維實際又成了三維結(jié)構(gòu)了。第二，常溫常壓下，隨著完美尺寸增大存在理論限制，單層石墨烯無法形成完美的六角晶格。第三，單層石墨烯無法自行支撐，轉(zhuǎn)移到襯底上又產(chǎn)生缺陷。所以說，單層石墨烯必須在限制條件下取得。

針對不同應用技術(shù)該有不同的石墨烯組合。量子點及氧化石墨烯在某些應用領(lǐng)域還比單層石墨烯更適合呢。

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