石墨烯是一種二維晶體,其碳原子以sp²雜化軌道組成六角型的蜂巢狀晶格。自2004年被發(fā)現(xiàn)起,石墨烯就因其優(yōu)異的物理化學(xué)性能在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起了極大的關(guān)注和研究熱情。近年來,石墨烯逐漸被應(yīng)用于工業(yè)界,這對其產(chǎn)量和質(zhì)量提出了更高的要求。然而,現(xiàn)階段制備石墨烯的方法并不能同時滿足這兩個要求�；瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）雖然能夠大面積的制備高質(zhì)量的石墨烯,但是石墨烯只是生長于襯底表面,實(shí)際產(chǎn)率非常低。液相剝離法雖然可以實(shí)現(xiàn)大量制備石墨烯,但是通過這種方法制備的石墨烯質(zhì)量很低,尺寸也很小,并且該方法中使用的化學(xué)試劑對會環(huán)境造成巨大污染。因此,如何大量制備高質(zhì)量的石墨烯,是石墨烯研究和工業(yè)應(yīng)用的一個難點(diǎn)。本論文在常規(guī)CVD方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的大量制備高質(zhì)量石墨烯的方法,即氣泡CVD法（B-CVD法）;并將石墨烯應(yīng)用于不同領(lǐng)域,證實(shí)了通過該法制備得到的石墨烯在多個方向都有很高的應(yīng)用價值。此外,本論文中還制備了一種輕質(zhì)、高導(dǎo)電率的碳海綿,并研究了其在電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容及成果如下:1.本文提出了一種改良的氣泡CVD（B-CVD）方法。在該方法中,碳?xì)錃怏w直接被... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

石墨烯作為構(gòu)建其他維度的碳材料的基本單元[1]

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文原子外層包括 4 個電子，即 3 個 s 電子和一個 p 電子。s 軌道上的電子與 2px，2p軌道上的電子通過 sp2雜化形成 3 個雜化軌道，另外一個 pz電子在垂直于平面的方向形成π鍵。石墨稀的能帶結(jié)構(gòu)主要決定于π軌道電子，并可以用緊束縛的Hamilto方程近似描述，在緊束縛條件下，π 電子的能量與波矢色散關(guān)系為[6-16]:203( , ) 1 4cos cos 4cos2 2 2y yxx yk ak a k aE k k =±γ + + (1-1

圖 1-3 (a)石墨烯在布里淵區(qū)的高對稱性及二維能帶結(jié)構(gòu)[7]；(b)石墨烯的三維能帶結(jié)構(gòu)及在狄拉克點(diǎn)的線性色散關(guān)系[6]1.1.2 石墨烯的性質(zhì)石墨烯特殊的晶格和電子能帶結(jié)構(gòu)決定了石墨烯特殊的性質(zhì)。現(xiàn)階段，研究人員已經(jīng)可以通過簡單的方法(如機(jī)械剝離、化學(xué)氣相沉積)得到高質(zhì)量的石墨烯，這使得人們對于石墨烯的認(rèn)識在近幾年來取得了很大的進(jìn)展，研究人員對制得的高質(zhì)量石墨烯進(jìn)行了表征，并確認(rèn)了石墨烯的許多物性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他材料。例如：石墨烯具有非常高的機(jī)械強(qiáng)度，比鋼材高幾百倍，C. Lee[17]等測試得到單層石墨烯的楊氏模量可達(dá) 1Tpa，固有強(qiáng)度為 130 Gpa；石墨烯中電子和空穴的有效質(zhì)量都為零、傳輸速度是光子的 1/300，這使的石墨烯有很好的導(dǎo)電特性，電阻率為 10-6Ωcm-1，A. Mayorove[18]等制得的石墨烯器件，測得石墨烯在常溫下的電子遷移率高達(dá) 2.5×105cm2V-1s-1，并且在微米尺度上都表現(xiàn)出了彈道運(yùn)輸?shù)奶匦裕籄.Balandin[19]等經(jīng)過測試得到單層石墨烯在常溫下的熱導(dǎo)率在 4840Wm-1K-1到5300Wm-1K-1區(qū)間之內(nèi)，遠(yuǎn)高于石墨的 2000Wm-1K-1和碳納米管的 3500Wm-1K-1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Large scale fabrication of graphene for oil and organic solvent absorption[J]. Chenxi Fu,Zifeng Wang,Junyi Liu,Hongbo Jiang,Guangming Li,Chunyi Zhi.  Progress in Natural Science:Materials International. 2016(03)

博士論文
[1]石墨烯中的電子及其輸運(yùn)性質(zhì)的研究[D]. 袁建輝.華中科技大學(xué) 2012



本文編號：3280205