【摘要】：石墨烯,一種由單層碳原子構(gòu)成的具有六邊型類(lèi)似蜂窩狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的二維晶體,作為目前最薄的二維材料,其所擁有的超大比表面積、優(yōu)異的透光性、導(dǎo)電性、熱導(dǎo)率以及力學(xué)性能等使其在晶體管、透明電極、傳感器等多個(gè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。而化學(xué)氣相沉積法(CVD法)作為制備石墨烯的方法之一,因操作簡(jiǎn)易,可控層性強(qiáng)并且制備出的石墨烯薄膜面積大、缺陷少,具有較高的透光性和導(dǎo)電性而被廣泛應(yīng)用于石墨烯的生產(chǎn)中。相應(yīng)生長(zhǎng)機(jī)理及生長(zhǎng)工藝已經(jīng)發(fā)展較為成熟,但如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)化石墨烯薄膜的大面積、高質(zhì)量的常壓可控生長(zhǎng)仍然是研究熱點(diǎn)。現(xiàn)階段制備石墨烯薄膜的設(shè)備主要集中于小型化CVD管式爐,對(duì)石墨烯薄膜的生長(zhǎng)也主要集中于實(shí)驗(yàn)階段的生長(zhǎng)并沒(méi)有突破小型化的弊端,這樣極大程度限制了薄膜的大規(guī)模生長(zhǎng);后期轉(zhuǎn)移過(guò)程中,也主要是以腐蝕基底為主,這樣不僅會(huì)引入雜質(zhì)顆粒更因?yàn)橹亟饘俚呐欧哦斐蓪?duì)環(huán)境的污染。為此,本研究探討了在常壓下利用工業(yè)用管式爐沉積銅基石墨烯薄膜以及采用電解法轉(zhuǎn)移薄膜至目標(biāo)基底的工藝方案,并且在工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上制備了均勻高質(zhì)量的石墨烯薄膜。最后還探討了石墨烯薄膜在金屬防護(hù)中的應(yīng)用,集合石墨烯薄膜的兩種制備方法,CVD法以及氧化還原法在基底銅箔表面制備石墨烯薄膜,大幅度提高了基底銅箔的抗氧化性能。主要成果如下:1.采用常壓CVD法制備石墨烯薄膜的過(guò)程中,通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)階段H2/Ar流量、C2H2流量、生長(zhǎng)時(shí)間以及生長(zhǎng)溫度四個(gè)方面因素進(jìn)行變量控制,得到了最佳沉積工藝。即在H2/Ar流量1000/3000sccm、C2H2流量10sccm、生長(zhǎng)時(shí)間10min、生長(zhǎng)溫度1000℃的條件下可以獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良少層的石墨烯薄膜。2.氣流分配管的設(shè)置大幅度改善了石墨烯薄膜在大面積生長(zhǎng)過(guò)程中不均勻的狀態(tài),先導(dǎo)氣體乙炔通過(guò)氣流分配管可以比較均勻的分配到反應(yīng)室沉積區(qū),使得沉積石墨烯薄膜厚度均勻性得到提高。3.采用電解轉(zhuǎn)移法分離石墨烯薄膜時(shí),通過(guò)對(duì)影響分離效果的多種因素研究,表明在一定范圍內(nèi),旋涂時(shí)間越短、涂層越厚、電壓越高、電解液濃度越大則薄膜與基底的分離所需時(shí)間越短,分離越容易。4.在最佳沉積及轉(zhuǎn)移工藝基礎(chǔ)下,在銅襯底上制備了透過(guò)率93%,方塊電阻350Ω/□,層數(shù)為3層的較大面積均勻石墨烯薄膜。5.在石墨烯薄膜的抗氧化性能應(yīng)用中,通過(guò)采用氧化還原法、CVD法以及兩者結(jié)合的方法在基底銅箔表面制備石墨烯薄膜,分別研究了它們對(duì)保護(hù)銅箔抗氧化性能的影響,研究結(jié)果表明沉積r-GO膜和沉積GP膜e笸諮躉

本文編號(hào)：2771345