復(fù)合材料的可控合成是開發(fā)新型材料與新功能的重要途徑,而材料之間的界面控制往往是優(yōu)化復(fù)合材料性能的關(guān)鍵。新型二維材料如石墨烯與二硫化鉬等,在與氧化物半導(dǎo)體復(fù)合時(shí),可通過界面電子作用有效提高后者的光催化活性。然而,在通過物理混合或水熱合成等傳統(tǒng)方法制備二維材料/氧化物復(fù)合材料的過程中,不可避免地在界面引入大量的夾層分子,對界面電子性質(zhì)進(jìn)而對復(fù)合材料的整體性能造成影響�；瘜W(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)采用嚴(yán)格可控的氣氛及較高的工作溫度,可以有效減少二維材料與氧化物界面處夾層分子的存在,從而優(yōu)化復(fù)合體系的性質(zhì)。因此,本論文通過采用CVD的方法在二氧化鈦（TiP2）與氧化鋅（ZnO）單晶及微晶的表面直接制備石墨烯及二硫化鉬等二維材料,實(shí)現(xiàn)了清潔且均勻的二維材料/氧化物界面結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑,并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了這些二維材料/氧化物復(fù)合體系的界面性質(zhì)及其對材料性能的影響。主要研究結(jié)果如下:（1）以乙炔為氣體前驅(qū)體,在原子級平整的金紅石型TiO2（110）、（001）以及（100）單晶表面成功制備多晶化的石墨烯薄膜,在維持金紅石型TiO2（r-Ti02）單晶表面的原子平臺與臺階結(jié)構(gòu)相對完整的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了石墨烯與... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１（ａ）石墨烯的蜂窩狀結(jié)構(gòu)

Ｋ?Ｈｙｄｒｏｘｙｌ?Ｇｒｏｕｐｓ??圖１．２具有環(huán)氧基團(tuán)（ａ），羥基（ｂ）以及環(huán)氧－羥基（ｃ）功能團(tuán)共存的氧化石墨烯片。??（復(fù)制于參考文獻(xiàn)［３３］）??（４）化學(xué)氣相沉積法（ＣＶＤ）??ＣＶＤ技術(shù)是近年來制備大面積高質(zhì)量單層石墨烯常用的一種方法，目前已??經(jīng)投入工業(yè)生產(chǎn)制備石墨烯當(dāng)中。２００９年，Ｒｕｏｆｆ課題組在銅箔表面利用低壓??ＣＶＤ方法以甲烷作為碳源在高溫１０００?°Ｃ制備出了單層石墨烯［？，之后掀起了??ＣＶＤ?法在金屬（Ｎｉ［４６］，?Ｐｔ［４７］，Ｒｕ［４８］，?１１＂［４９】等）以及合金（Ｃｕ－ＮＰ］，犯－八１１［５１］等）表??面制備石墨烯的熱潮，大量文獻(xiàn)對金屬表面生長石墨烯的機(jī)制進(jìn)行了深入研宄，??具體可參見圖１．３。金屬表面生長的石墨烯可以轉(zhuǎn)移至任意的基底，但無法避免??轉(zhuǎn)移過程中對金屬的刻蝕以及對樣品的污染。然而大部分的電子器件是在Ｓｉ０２??等氧化物表面制備，因此人們開始嘗試直接在氧化物表面制備石墨烯，幸運(yùn)的是??采用非金屬催化常壓ＣＶＤ?（ＡＰＣＶＤ）的方法成功實(shí)現(xiàn)了石墨烯的生長

ＣＶＤ?法在金屬（Ｎｉ［４６］，?Ｐｔ［４７］，Ｒｕ［４８］，?１１＂［４９】等）以及合金（Ｃｕ－ＮＰ］，犯－八１１［５１］等）表??面制備石墨烯的熱潮，大量文獻(xiàn)對金屬表面生長石墨烯的機(jī)制進(jìn)行了深入研宄，??具體可參見圖１．３。金屬表面生長的石墨烯可以轉(zhuǎn)移至任意的基底，但無法避免??轉(zhuǎn)移過程中對金屬的刻蝕以及對樣品的污染。然而大部分的電子器件是在Ｓｉ０２??等氧化物表面制備，因此人們開始嘗試直接在氧化物表面制備石墨烯，幸運(yùn)的是??采用非金屬催化常壓ＣＶＤ?（ＡＰＣＶＤ）的方法成功實(shí)現(xiàn)了石墨烯的生長，比如??Ｓｉ０２［５３］，?Ａｌ２〇３［５４］，ＭｇＯ［５５］，?ＳｒＴｉ〇３［５６］等等，見圖１．４。該方法為我們后期論文??的研究提供了很好的參考。??？ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?？??，?？?？，丨＜），—ｕｏｎ?９?；?ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ??令?ｆ?ｖ，?＾?＇?ｃｕ??Ｊｉｔ?？‘?￣?．丨ｉ??＾?？?ｓｕｒｆａｃｅ??ｂｕｌｋ?ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ?＾?＾?ａｔｔａｃｈ??ｂｕｌｋ?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??圖１．３石墨烯在金屬表面的生長機(jī)制，以Ｎｉ和Ｃｕ為例。（復(fù)制于參考文獻(xiàn)［５２］）??３??


本文編號：3376025