發(fā)布時間：2016-09-15 11:11

  本文關鍵詞：石墨烯薄膜的化學氣相沉積法制備及應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西南科技大學》 2015年

石墨烯薄膜的化學氣相沉積法制備及應用研究

李良  

【摘要】：石墨烯是一種具有特殊結構和性質的新型納米材料。因其具有超高的強度和硬度、極高的載流子遷移率、優(yōu)異的室溫熱導率、良好的透光率和導電率等特性,在透明導電薄膜、鋰離子電池、超級電容器、功能復合材料等諸多領域都具有廣泛的應用前景。目前制備石墨烯的主要方法有機械剝離法、氧化還原法、化學氣相沉積法、外延生長法等,其中化學氣相沉積法是制備大面積高質量石墨烯薄膜的重要方法。本論文從安全性、經(jīng)濟性著眼,提出了以乙醇為碳源的低氫常壓化學氣相沉積法制備石墨烯薄膜。本論文的研究內容主要包括:(1)通過對實驗工藝條件的討論,確定了以乙醇為碳源的低氫常壓化學氣相沉積法制備石墨烯薄膜的工藝過程及工藝參數(shù)。首先對實驗設備進行改裝以符合實驗要求;然后通過控制實驗參數(shù)制備出不同層數(shù)的石墨烯薄膜,并采用拉曼光譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等分析測試手段對所制備的石墨烯薄膜的質量、形貌、結構進行了表征;最后通過設計實驗對這種方法制備石墨烯薄膜的生長機理做出了研究。(2)采用基底刻蝕法轉移石墨烯薄膜,確定了其工藝參數(shù)和過程;首次提出采用電化學轉移法轉移鎳基多層石墨烯薄膜;基于長期試驗觀察提出自支撐轉移法轉移石墨烯薄膜,并將其應用到制備石墨烯/金屬復合夾層材料及軟X射線激光器濾光片用自支撐保護膜上。(3)基于自支撐轉移法確定了制備石墨烯/金屬復合材料的制備過程,并通過不同的制樣方式獲得了復合夾層材料的掃描電子顯微鏡圖,并對其質量結構進行了研究。(4)基于石墨烯的可飽和吸收性制備基于石墨烯為功能相的石墨烯激光鎖模器件,確定其工藝過程并對實驗影響因素進行了探討。最后通過對鎖模效果的測試,分析了所制備的石墨烯鎖模器件的性能。通過對上述內容展開的研究和分析,本文得到了以下幾個方面的規(guī)律:(1)采用以乙醇為碳源的低氫常壓化學氣相沉積法能夠制備出不同層數(shù)質量良好較大面積的石墨烯薄膜。(2)采用乙醇為碳源的低氫常壓化學氣相沉積法制備石墨烯薄膜的生長機理是,乙醇在高溫條件下裂解出的碳原子向預熱后向處于高化學活性的銅基底表面擴散遷移,銅在高溫條件下主要起到類似催化劑的作用。當碳原子吸附到銅基底上后,開始在銅表面化學活性較高處形成晶核并開始生長。初始晶粒持續(xù)長大形成島狀晶疇,相鄰晶疇接觸后形成達微米量級的樹枝狀薄片。當石墨烯薄膜遇到銅表面晶界時,可以跨越銅基底表面晶界生長直至形成完整薄膜。(3)通過對實驗結果的分析可知,基底刻蝕法是完好轉移石墨烯的成熟方法。轉移過程中旋涂PMMA的工藝參數(shù)為:4wt%PMMA/苯甲醚溶液,初轉轉速1000 r.p.m.,初轉時間60 s,終轉轉數(shù)2000 r.p.m,終轉時間120 s;電化學轉移法能夠應用于以鎳為代表的生長多層石墨烯的金屬基底上,分離時間與電流大小成正比關系。而當電流大于0.1A時,由于生成氣泡速率過快極易導致薄膜破裂;自支撐轉移法是轉移少層石墨烯薄膜的一種簡便方法,可以應用于軟X射線激光器濾光片用自支撐保護膜及石墨烯基激光鎖模器件的制備中。(4)采用層層組裝方法可以制備出分層結構完好的石墨烯/Au復合夾層材料,為簡化制備石墨烯/金屬復合材料開辟了路徑。(5)石墨烯薄膜作為功能相能夠制備出激光鎖模器件。石墨烯鎖模器件端面的潔凈程度對其鎖模效果具有直接影響,而石墨烯薄膜在干燥過程中形成的褶皺則對鎖模效果沒有直接明顯影響。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;TB383.2
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張莉;吳永剛;曹鴻;徐垚;焦宏飛;陳玲燕;;軟X射線激光用自支撐Zr濾光膜的制備及測量[J];強激光與粒子束;2006年06期

2 劉淑娟;李金英;羅明標;花榕;林海祿;馬建國;;甲醛改性多壁碳納米管吸附鈾的性能研究[J];原子能科學技術;2013年01期

3 任超;康斌;常樹全;李俊;沈舞婷;代明珠;董宇;戴耀東;;殼聚糖修飾碳納米管對含鐵放射性廢水的處理[J];原子能科學技術;2013年07期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 常蘭;秦偉超;;碳納米管表面改性及其吸附水中污染物的研究進展[J];化工技術與開發(fā);2014年03期

2 陳佩;李長南;郭亞杰;王廣健;;石墨烯無機復合材料的研究進展[J];淮北師范大學學報(自然科學版);2014年04期

3 陳彩云;戴丹;陳國新;鞏金瑞;江南;詹肇麟;;絕緣襯底對CVD生長石墨烯的影響研究進展[J];材料導報;2015年03期

4 裴洋;武海斌;劉敬敏;;Optimized geometry and electronic structure of three-dimensional β-graphyne[J];Journal of Semiconductors;2015年07期

5 來常偉;孫瑩;楊洪;張雪勤;林保平;;通過“點擊化學”對石墨烯和氧化石墨烯進行功能化改性[J];化學學報;2013年09期

6 張忠金;王瑩;關磊;;石墨烯的制備及其負載催化劑的應用研究進展[J];化學與黏合;2013年06期

7 王璐;高峻峰;丁峰;;經(jīng)典晶體生長理論在石墨烯CVD成核和連續(xù)生長中的應用[J];化學學報;2014年03期

8 平偉光;高建峰;胡拖平;安富強;周文霞;陳曦;王宇;任成;;表面炭化磺酸基型陽離子樹脂的制備及其對Fe(Ⅲ)吸附性能的研究[J];離子交換與吸附;2015年01期

9 邱惠惠;羅康碧;李滬萍;;碳納米管的綜合應用研究進展[J];化工新型材料;2015年05期

10 曹鴻;吳永剛;鄭秀萍;張莉;付聯(lián)效;焦宏飛;彭東功;王振華;;聚苯乙烯薄膜對自支撐鋯薄膜的性能改善[J];強激光與粒子束;2007年11期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 歐陽滔;低維納米結構的熱輸運性質研究[D];湘潭大學;2012年

2 吳珂;納米結構在石墨烯/Ru（0001）表面的組裝以及石墨烯納米結構的生長研究[D];浙江大學;2013年

3 張均鋒;石墨烯晶界結構及力電特性的第一性原理研究[D];大連理工大學;2013年

4 徐婧;高比表面共軛材料的合成和環(huán)境凈化性能研究[D];清華大學;2013年

5 洪寧寧;石墨烯的功能化改性及其典型聚合物復合材料的熱解與阻燃性能研究[D];中國科學技術大學;2014年

6 唐征海;石墨烯的修飾及聚合物/石墨烯復合材料[D];華南理工大學;2014年

7 彭國文;新型功能化吸附劑的制備及其吸附鈾的試驗研究[D];中南大學;2014年

8 楊少林;石墨烯三維結構制備與應用[D];中國科學技術大學;2014年

9 周泉;低溫等離子體輔助制備石墨烯基復合材料及其電化學性能研究[D];大連理工大學;2014年

10 司晨;石墨烯及其衍生物：摻雜、應變與界面效應的理論研究[D];清華大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 平偉光;磺酸鹽型吸附材料的制備及其對金屬離子的吸附性能研究[D];中北大學;2015年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊慶;侯立安;王佑君;;中低水平放射性廢水處理技術研究進展[J];環(huán)境科學與管理;2007年09期

2 李莉;;碳納米管對污水中鎘離子的去除作用[J];材料保護;2008年09期

3 姚瑞華;孟范平;張龍軍;馬冬冬;亢小丹;;改性殼聚糖對重金屬離子的吸附研究和應用進展[J];材料導報;2008年04期

4 楊迎春;張麗;冉靜;徐成華;葉芝祥;;改性碳納米管對Fe~(3+)的吸附研究[J];環(huán)境科學與技術;2006年S1期

5 冉茂飛;儲偉;文婕;李延芳;;助劑鉻對Ni/MgO催化劑CVD法制備碳納米管的促進作用[J];高等學�；瘜W學報;2009年02期

6 吳小利,岳濤,陸榮榮,朱德彰,朱志遠;碳納米管的表面修飾及FTIR,Raman和XPS光譜表征[J];光譜學與光譜分析;2005年10期

7 黃達卿;陳亮;彎軍英;桑小飛;;殼聚糖對金屬離子的吸附選擇性[J];廣州化工;2005年06期

8 周永國，楊越冬，齊印閣，王秀娟;殼聚糖處理含重金屬離子廢水的研究[J];河北農業(yè)技術師范學院學報;1996年02期

9 郭敏杰,劉振,李梅;殼聚糖吸附重金屬離子的研究進展[J];化工環(huán)保;2004年04期

10 王紅娟;周愛林;梁家華;;改性多壁碳納米管對Pb~(2+)、Cu~(2+)和Co~(2+)的競爭吸附研究[J];化工環(huán)保;2008年06期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李宗紅;;石墨烯——二維碳的奇妙世界[J];寶雞文理學院學報(自然科學版);2010年04期

2 李永璽;陳彧;莊小東;張斌;朱金輝;李佩佩;牛麗娟;;石墨烯化學及潛在應用[J];上海第二工業(yè)大學學報;2010年04期

3 常艷麗;陳勝;曹傲能;;壓力促進氧化石墨烯水熱還原反應的機理[J];上海大學學報(自然科學版);2010年06期

4 王耀玲;羅雨;陳立寶;李秋紅;王太宏;;石墨烯材料的研究進展[J];材料導報;2010年S1期

5 任文才;高力波;馬來鵬;成會明;;石墨烯的化學氣相沉積法制備[J];新型炭材料;2011年01期

6 王延相;劉玉蘭;王麗民;季敏霞;王成國;;由聚丙烯腈基碳纖維制備石墨烯薄膜的探索研究[J];功能材料;2011年03期

7 劉霞;;石墨烯:硅的“終結者”?[J];發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技);2011年09期

8 ;科學家觀察到石墨烯內電子間相互作用[J];黑龍江科技信息;2011年27期

9 袁文輝;李保慶;李莉;;改進液相氧化還原法制備高性能氫氣吸附用石墨烯[J];物理化學學報;2011年09期

10 ;美開發(fā)出人工合成高質量石墨烯新方法[J];天然氣化工(C1化學與化工);2011年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙福剛;李維實;;樹枝狀結構功能化石墨烯[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

2 帥志剛;龍孟秋;唐令;王冬;;納米帶狀石墨烯與石墨炔的電子結構與電荷輸運[A];中國化學會第27屆學術年會第14分會場摘要集[C];2010年

3 王琳;趙立峰;孫淮;;分子動力學模擬計算攙硅石墨烯的熱傳導系數(shù)[A];中國化學會第27屆學術年會第14分會場摘要集[C];2010年

4 劉吉洋;郭少軍;翟月明;李丹;汪爾康;;肉豆蔻酰磷脂酰甘油保護石墨烯的制備[A];中國化學會第27屆學術年會第09分會場摘要集[C];2010年

5 劉云圻;魏大程;狄重安;武斌;郭云龍;于貴;;少數(shù)層石墨烯的可控制備和電性能研究[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

6 張佳利;沈廣霞;郭守武;;化學還原的單層氧化石墨烯的電學性質研究[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

7 付磊;劉楠;戴博雅;劉迅;張朝華;劉忠范;;石墨烯的表面控制生長[A];中國化學會第27屆學術年會中日青年化學家論壇摘要集[C];2010年

8 張智軍;張立明;黃潔;夏景光;;基于氧化石墨烯的新型功能納米載體的制備及其應用研究[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

9 劉洪濤;鄭健;劉云圻;于貴;朱道本;;氨水和氨水蒸汽還原法制備石墨烯[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學術討論會摘要集[C];2010年

10 陳永勝;黃毅;馬延風;王燕;許艷菲;張小巖;梁嘉杰;呂歆;;可溶性石墨烯材料的宏量制備及其器件應用[A];全國第八屆有機固體電子過程暨華人有機光電功能材料學術討論會摘要集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉霞;[N];科技日報;2010年

2 記者 王艷紅;[N];新華每日電訊;2010年

3 本報記者 李好宇 張芃捷(實習) 特約記者 李季;[N];電腦報;2010年

4 證券時報記者 向南;[N];證券時報;2010年

5 本報特約撰稿 吳康迪;[N];計算機世界;2010年

6 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;[N];泰州日報;2010年

7 本報記者 紀愛玲;[N];中國高新技術產業(yè)導報;2011年

8 周科競;[N];北京商報;2011年

9 王小龍;[N];科技日報;2011年

10 本報記者 劉霞;[N];科技日報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王金華;類石墨烯納米片和模型體系的理論研究[D];吉林大學;2010年

2 廖清;石墨烯及其相關結構的生長和性質研究[D];浙江大學;2011年

3 謝月娥;石墨烯納米結構電子輸運的調制[D];湘潭大學;2011年

4 袁建輝;石墨烯中的電子及其輸運性質的研究[D];華中科技大學;2012年

5 徐華;石墨烯界面電荷轉移的拉曼光譜研究[D];蘭州大學;2012年

6 徐宇曦;功能化石墨烯的制備、組裝及其應用[D];清華大學;2011年

7 康朝陽;碳化硅、藍寶石與銅箔表面石墨烯的生長和表征研究[D];中國科學技術大學;2012年

8 李占成;高質量石墨烯的可控制備[D];中國科學技術大學;2012年

9 呂偉;石墨烯的宏量制備、可控組裝及電化學性能研究[D];天津大學;2012年

10 江林海;石墨烯負載納米復合材料的制備及其性質研究[D];吉林大學;2013年

  本文關鍵詞：石墨烯薄膜的化學氣相沉積法制備及應用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：115641