【摘要】：石墨烯,一種由單層碳原子構(gòu)成的具有六邊型類似蜂窩狀網(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,因操作簡易,可控層性強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)生長機理及生長工藝已經(jīng)發(fā)展較為成熟,但如何實現(xiàn)工業(yè)化石墨烯薄膜的大面積、高質(zhì)量的常壓可控生長仍然是研究熱點�，F(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,對石墨烯薄膜的生長也主要集中于實驗階段的生長并沒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;后期轉(zhuǎn)移過程中,也主要是以腐蝕基底為主,這樣不僅會引入雜質(zhì)顆粒更因為重金屬的排放而造成對環(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程中,通過對生長階段H2/Ar流量、C2H2流量、生長時間以及生長溫度四個方面因素進行變量控制,得到了最佳沉積工藝。即在H2/Ar流量1000/3000sccm、C2H2流量10sccm、生長時間10min、生長溫度1000℃的條件下可以獲得質(zhì)量優(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過程中不均勻的狀態(tài),先導(dǎo)氣體乙炔通過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,通過對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,分別研究了它們對保護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：2771345