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石墨烯(Graphe
e)的制备方法总结
石墨烯(Graphe
e)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚(0334
m)的二维材料。石墨烯分为:1单层石墨烯(Graphe
e);2双层石墨烯(Bilayerordoublelayergraphe
e);3少层石墨烯(fewlayer)310层;4多层或者厚层石墨烯(multilayergraphe
e)厚度在10层以上10
m以下。石墨烯(Graphe
es)是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯的总称。制备不同种类的石墨烯有不同的方法,一般情况下,制备单层石墨烯的方法有:机械剥离法、化学气象沉积法、外延生长法、有机合成法等;制备多层石墨烯的方法有:氧化还原法、电弧放电法等;制备石墨烯纳米带的方法:熔融合金快淬碳自析法等。目前为止,国内外的石墨烯制备方法有20多种,其中包括:1机械剥离法2氧化还原法3外延生长法4有机合成法5化学气象沉积法(CVD)6化学剥离法(氧化还原法)7球磨法8熔融合金快淬碳自析法9电化学法10石墨插层法11离子注入法12高温高压生长法(HTHP)13爆炸法14液相气象直接剥离法15等离子体增强化学气象沉积法(PECVD)16原位自生模板法17电泳沉积法18微波法19溶剂热法20电弧放电法21固态碳源催化法22纳米管切割法每一种制备方法的原理、制备的石墨烯质量、工艺过程及评价:(1)化学气象沉积法(CVD)原理:CVD法是可控制备大面积石墨烯的一种最常用的方法。它的主要原理是利用平面金属作为基底和催化剂,在高温环境中通入一定量的碳源前驱体和氢气,相互作用后在金属表面
f沉积而得到石墨烯。从生长机理上主要可以分为两种一是,渗碳析碳机制,即对于镍等具有较高溶碳量的金属基体,碳源裂解产生的碳原子在高温时渗入金属基体内,在降温时再从其内部析出成核,进而生长成石墨烯;二是,表面生长机制,即对于铜等具有较低溶碳量的金属基体,高温下气态碳源裂解生成的碳原子吸附于金属表面,进而成核生长成“石墨烯岛”,并通“石墨烯岛”的二维长大合并得到连续的石墨烯薄膜。通常为了确保实验的安全性,在体系中还应连通入氩气加以保护。最初常用的金属基底包括钌、钴、镍、铂、铱等。通过控制基底的类型、生长温度、前驱体流量、降温速率等参数,可实现石墨烯生长的调控。工艺过程:1)把用丙酮和酒精处理后的铜箔切成4cm4cm大小,放置在管式炉的石英管内;2)在Ar气气氛下,常压升温到8001000℃(压气流量600sccm1sccm1mlmi
)升温速率8℃r
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