化学法制备石墨烯的方法
石墨烯具有独特的结构和优异的性能, 近年来在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣,并且在石墨烯的制备上已取得了不少的进展。本文主要讲解了化学法制备石墨烯的方法。
目前实验室用石墨烯主要通过化学方法来制备,该法最早以苯环或其它芳香体系为核,通过多步偶联反应使苯环或大芳香环上6个C均被取代,循环往复,使芳香体系变大,得到一定尺寸的平面结构的石墨烯。在此基础上人们不断加以改进,使得氧化石墨还原法成为最具有潜力和发展前途的合成石墨烯及其材料的方法。除此之外,化学气相沉积法和晶体外延生长法也可用于大规模制备高纯度的石墨烯。
化学气相沉积法制备石墨烯
生物学气质联用累积法的的基本原理是将是一个或三种气态有害物质接入到1个体现腔内会出现生物学体现,制成是一个新的资料累积在衬底外面。它是近年来操作范围广泛的是一个大占比制造业化备制半导保护膜资料的技术水平。 Srivastava等利用徽波增加化学式气质联用堆积法在邮包有Ni的Si衬底上生长发育到20 nm的样子板材的尺寸的花骨朵状的石墨片,并钻研了徽波工作效率长宽比对石墨片形貌的反应。赢得了比之后的制得的方式得出的板材的尺寸更小的石墨片,究报告是因为:徽波工作效率越大,石墨片越小,但体积密度不大,用此的方式制得的石墨片内含较多的Ni 要素。Kim等在Si衬底上添加一层厚度小于300 nm的Ni,然后在1000 °C的甲烷、氢气和氩气的混合气流中加热这一物质,再将它迅速降至室温。这一过程能够在Ni层的上部沉积出6~10层石墨烯。通过此法制备的石墨烯电导率高、透明性好、电子迁移率高(~3700 cm2 /(V·s)),并且具有室温半整数量子Hall 效应。用制作Ni层图形的方式,能够制备出图形化的石墨烯薄膜,这些薄膜可以在保证质量的同时转移到不同的柔性衬底上。这种转移可通过两种方法实现:一是把Ni用溶剂腐蚀掉以使石墨烯薄膜漂浮在溶液表面,进而把石墨烯转移到任何所需的衬底上;另外一种则是用橡皮图章式的技术转移薄膜。
化学工业色谱的堆积法可具备范围化提纯优服务质量、大绿地面积石墨稀的规范,但现环节而使较高的代价、复杂性的加工制作、精确度的掌控加工制作前提条件掣肘了这般技术提纯石墨稀的趋势,亟需进几步学习。外延生长法制备石墨烯
Clarie Berger等利用此种方法制备出单层和多层石墨烯薄片并研究了其性能。通过加热,在单晶6H-SiC的Si-terminated (00001)面上脱除Si制取石墨烯。将表面经过氧化或H2蚀刻后的样品在高真空度下(UHV; base pressure 1.32×10-8 Pa)通过电子轰击加热到1000 °C以除掉表面的氧化物(多次去除氧化物以改善表面质量),用俄歇电子能谱确定氧化物被完全去除后,升温至1250-1450℃,恒温1-20 min。在Si表面的石墨薄片生长缓慢并且在达到高温后很快终止生长,而在C表面的石墨薄片并不受限,其厚度可达5到100层。形成的石墨烯薄片厚度由加热温度决定。这种方法可以得到两种石墨烯:一种是生长在Si 层上的石墨烯, 由于接触Si 层,这种石墨烯的导电性能受到较大影响;另一种是生长在C 层上的石墨烯,具有优良的导电能力。两者均受SiC 衬底的影响很大。这种方法条件苛刻(高温、高真空)、且制得的石墨烯不易从衬底上分离出来,不能用于大量制造石墨烯。








