[发明专利]含杂元素的石墨烯

权利要求书

1.含杂元素的石墨烯，其特征在于，

在选区电子衍射中可观测到属于直方晶系和六方晶系中的任一种且具备单晶的对称性的斑点，

在激发波长设为532nm的拉曼光谱分析中，在2700cm^-1附近出现的2D带的强度I(2D)与在1580cm^-1附近出现的G带的强度I(G)的比、即I(2D)/I(G)在0.5以上，

所述含杂元素的石墨烯包含碳(C)、和作为杂元素(X)的选自氮(N)、磷(P)、砷(As)、硫(S)、硼(B)和硅(Si)的至少1种元素。

2.如权利要求1所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，所述斑点属于所述直方晶系，是入射方向为[101]的电子衍射图像，包含倒易晶格点11-1、-111、-202、1-1-1、20-2和-1-11的排列。

3.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，在X射线衍射中，来自(002)面的衍射峰的半峰宽在3度以下。

4.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，在X射线衍射中，来自(101)面的衍射峰强度I(101)与来自(002)面的衍射峰强度I(002)的比(I(101)/I(002))在0.1以上。

5.如权利要求3所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，在X射线衍射中，(002)面的面间距在以下。

6.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，根据X射线电子能谱法算出的碳(C)与杂元素(X)的原子数比(X/C)在0.1以上。

7.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，根据X射线电子能谱法，能提示氮在基底面中掺杂的化学结合状态是阳离子型氮的可能性，根据霍尔效应测量可判定载流子类型为p型。

8.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，在激发波长设为532nm的拉曼光谱分析中，在1350cm^-1附近出现的D带的强度I(D)与在1580cm^-1附近出现的G带的强度I(G)的比(I(D)/I(G))在1以下，且所述G带的半峰宽在50cm^-1以下。

9.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，在所述拉曼光谱分析中，在2700cm^-1附近出现的2D带的半峰宽在80cm^-1以下。

10.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，不包含支撑该含杂元素的石墨烯的基材。

11.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，

包含石墨烯片，该石墨烯片通过所述碳(C)的原子与所述杂元素(X)的原子化学结合、且所述碳(C)的原子主要进行sp²结合而构成，

所述石墨烯片具有由1层构成的单层结构或2层以上且5层以下的层叠结构。

12.如权利要求1或2所述的含杂元素的石墨烯，其特征在于，其为平均粒径在1nm以上且10μm以下的粉末。

13.含杂元素的石墨烯的制造方法，其特征在于，包括：

使杂五元环化合物溶解于极性非质子性溶剂中来准备含原料的液体，所述杂五元环化合物的至少一部分具有五元环结构，所述五元环由选自氮(N)、磷(P)、砷(As)、硫(S)、硼(B)和硅(Si)的至少1种杂元素(X)、和碳(C)构成；以及

通过在所述含原料的液体中产生等离子体，使所述杂五元环化合物聚合，得到含杂元素的石墨烯；

所述含杂元素的石墨烯在选区电子衍射中可观测到属于直方晶系和六方晶系中的任一种且具备单晶的对称性的斑点，且包含碳(C)、和作为杂元素(X)的选自氮(N)、磷(P)、砷(As)、硫(S)、硼(B)和硅(Si)的至少1种元素。