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石墨烯的几种主流制作方法

来源:未知   作者:admin    发布时间: 2019-10-31 09:35   

石墨烯的几种主流制作方法

  好处:所得石墨烯布局好,尺寸不受原料的限度。污点:制备进程杂乱,坐褥功效低。

  金属催化外延发展法是正在超高真空要求下将碳氢化合物通入到具有催化活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等外貌,通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。气体正在吸附进程中能够长满统统金属基底,而且其发展进程为一个自限进程,即基底吸附气体后不会反复招揽,于是,所制备出的石墨烯众为单层,且能够大面积地制备出匀称的石墨烯。

  石墨烯开始由微刻板剥离法制得。微刻板剥离法即是用透后胶带将高定向热解石墨片按压到其他外貌进步行众次剥离,最终获得单层或数层的石墨烯。2004年,Geim,Novoselov等即是通过此伎俩活着界上初次获得了单层石墨烯,说明了二维晶体布局正在常温下是能够存正在的。

  其他制备石墨烯的伎俩再有碳纳米管切割法、石墨插层法、离子注入法、高温高压HPHT发展法、爆炸法以及有机合成法等。

  外延发展伎俩包罗碳化硅外延发展法和金属催化外延发展法。碳化硅外延发展法是指正在高温下加热SiC单晶体,使得SiC外貌的Si原子被蒸发而摆脱外貌,剩下的C原子通过自组事势重构,从而获得基于SiC衬底的石墨烯。

  CVD法被以为最有愿望制备出高质料、大面积的石墨烯,是财产化坐褥石墨烯薄膜最具潜力的伎俩。化学气相浸淀CVD法的确进程是:将碳氢化合物甲烷、乙醇等通入到高温加热的金属基底Cu、Ni外貌,反映络续必定岁月后举办冷却,冷却进程中正在基底外貌便会变成数层或单层石墨烯,此进程中包罗碳原子正在基底上融化及扩散逸展两部门。该伎俩与金属催化外延发展法相同,其好处是能够正在更低的温度下举办,从而能够下降制备进程中能量的破费量,而且石墨烯与基底能够通过化学侵蚀金属伎俩容易地判袂,有利于后续对石墨烯举办加工打点。

  首要是含碳气体(甲烷、依稀),正在必定的温度和压力要求下,碳原子正在发展基上附着,变成单层碳布局物质并渐渐发展。

  制备大面积、高质料的石墨烯如故是一个较大的挑拨。固然化学气相浸淀法和氧化还原法能够多量的制备出石墨烯,然而化学气相浸淀法正在制备后期,看待石墨烯的挪动进程对比杂乱,况且制备本钱较高,别的基底内部C发展与连绵往往存正在缺陷。行使氧化还原法正在制备时,因为单层石墨烯特别薄,容易重逢,导致下降石墨烯的导电本能及比外貌积,进一步影响其正在光电筑筑中的行使,别的,氧化还原进程中容易惹起石墨烯的晶体布局缺陷,如碳环上碳原子的丧失等。

  制法限制石墨烯财产化。石墨烯的种种顶尖本能唯有正在石墨烯质料很高时才调外现,跟着层数的扩张和内部缺陷的累积,石墨烯诸众优良本能都将下降。要真正的告竣石墨烯行使的财产化,外现出石墨烯取代其他原料的优良品格,必需正在制备伎俩上寻求冲破。唯有适合工业化的石墨烯制法显露了,石墨烯财产化才调真正到来。

  现有制法还不行满意石墨烯财产化的央求。包罗微刻板剥离法、外延发展法、化学气相浸淀CVD法和氧化石墨还原法正在内的稠密制备伎俩目前仍不行满意财产化的央求。奇特是财产化央求石墨烯制备本领能巩固、低本钱地坐褥大面积、纯度高的石墨烯,这一制备本领上的题目至今尚未治理。

  插层法是将插层物质填充到石墨的层间隙中,比以此征服层间范德华力,使得各层散漫开,从而获得石墨烯。该伎俩仍处于研发阶段。

  微刻板剥离伎俩操作浅易、创制样性质料高,是暂时制取单层高品格石墨烯的首要伎俩。但其可控性较差,制得的石墨烯尺寸较小且存正在很大的不确定性,同时功效低,本钱高,不适合大周围坐褥。

  氧化还原法是行使氧化剂将石墨逐层氧化,行使超声等办法将已氧化的层剥离。之后,行使还原剂将氧化石墨层还原,即获得石墨烯。