【摘要】：石墨烯由于其優(yōu)異的化學、物理性能,成為了21世紀材料界和科學界最耀眼的一顆新星,其制備方法很多,其中CVD法以其簡單的工藝,低價的成本,成為近些年來最熱門、最有望工業(yè)化的一種制備手段。本文以銅箔為載體、以甲烷為碳源,用低壓化學氣相沉積法制備石墨烯。通過調(diào)節(jié)甲烷流量、氫氣流量等實驗參數(shù),研究了各實驗參數(shù)對石墨烯的影響,并制備出了高質(zhì)量的雙層石墨烯,和形貌新穎的三角形結構石墨烯。首先,我們探究了碳源氣體甲烷和還原性氣體氫氣流量對石墨烯生長的影響。我們發(fā)現(xiàn)作為碳源氣體,甲烷流量并不是越大對石墨烯的生長越有利,在一定的實驗條件下,甲烷量增大,石墨烯的成核密度增大,晶粒減小,石墨烯質(zhì)量有所下降；同樣,氫氣作為還原性氣體,它的存在是石墨烯生長必不可缺的,但是過量的話會和石墨烯產(chǎn)生化學反應。通過調(diào)節(jié)實驗參數(shù),我們制備出了大面積、質(zhì)量相對較高的石墨烯。其次,我們研究了石墨烯的形貌控制,我們制備出了形貌新穎的三角形石墨烯結構,對其進行電鏡和拉曼測試,我們發(fā)現(xiàn)三角形石墨烯為直角三角形,石墨烯晶粒具有高度一致的取向性,且為雙層或者少層,缺陷較少,質(zhì)量高；我們發(fā)現(xiàn)在反應過程中氧氣和氫氣的平衡是形成三角形石墨烯的關鍵。最后,我們發(fā)現(xiàn)了氫氣在降溫過程中的重要作用。氫氣作為還原形性氣體,在石墨烯的生長過程中起到消除氧化性氣體以及雜質(zhì),起到清潔和保護的作用,但是我們在實驗過程中發(fā)現(xiàn)氫氣在降溫過程中也是必不可缺的,因為在石墨烯的生長過程中反應腔中會殘留氧氣或者氧化性氣體,這些氧化性氣體在高溫時會與石墨烯發(fā)生反應氧化石墨烯,故氫氣在降溫過程中是不可或缺的。這為化學氣相沉積法制備石墨烯提供了新的理論基礎。
[Abstract]:Because of its excellent chemical and physical properties, graphene has become the most dazzling new star in the field of materials and science in the 21st century. There are many preparation methods for graphene, among which CVD method has become the most popular in recent years because of its simple process and low cost. One of the most promising preparation methods for industrialization. Graphene was prepared by low pressure chemical vapor deposition with copper foil as carrier and methane as carbon source. The effects of various experimental parameters on graphene were studied by adjusting the flow rate of methane and hydrogen, and high quality bilayer graphene and triangular graphene with novel morphology were prepared. Firstly, we investigated the effects of methane and hydrogen flow rate on the growth of graphene. We find that as a carbon source gas, the higher the methane flow rate is, the more favorable the growth of graphene is. Under certain experimental conditions, the nucleation density of graphene increases, the grain size decreases, and the mass of graphene decreases. Hydrogen, as a reductive gas, is essential for graphene growth, but if it is excessive, it will react with graphene. By adjusting the experimental parameters, graphene with large area and relatively high quality was prepared. Secondly, we studied the morphology control of graphene. We prepared a novel triangular graphene structure, and carried out the electron microscopy and Raman measurements. We found that the triangular graphene is a right triangle. The grain of graphene is highly consistent in orientation, with double or little layers, less defects and high quality. It is found that the balance of oxygen and hydrogen is the key to the formation of triangular graphene during the reaction. Finally, we found the important role of hydrogen in the cooling process. Hydrogen, as a regenerative gas, plays an important role in the growth of graphene by removing oxidizing gas and impurities, cleaning and protecting it, but we found that hydrogen is also indispensable in the process of cooling down. Because oxygen or oxidizing gases will remain in the reaction chamber during the growth of graphene, these oxidizing gases will react with graphene at high temperature, so hydrogen is indispensable in the process of cooling down. This provides a new theoretical basis for the preparation of graphene by chemical vapor deposition.
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;科學家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍寶石底板上制備石墨烯的技術[J];硅酸鹽通報;2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

6 傅強;包信和;;石墨烯的化學研究進展[J];科學通報;2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學進展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學觀察;2010年03期

相關會議論文 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應用探索[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術與應用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結構功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結合[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學修飾及尺寸效應研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關重要報紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習) 特約記者 李季;石墨烯未來應用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應[D];中國科學技術大學;2011年

2 羅大超;化學修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復機理的理論研究[D];吉林大學;2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學應用研究[D];清華大學;2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學;2015年

7 姚成立;多級結構石墨烯/無機非金屬復合材料的仿生合成及機理研究[D];安徽大學;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學;2014年

10 王義;石墨烯的模板導向制備及在電化學儲能和腫瘤靶向診療方面的應用[D];復旦大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學模擬研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結構及其對電化學性能的影響[D];北京化工大學;2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學;2011年

4 蔡宇凱;一種新型結構的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學;2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學效應研究[D];蘇州大學;2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應的研究[D];華南理工大學;2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學;2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學;2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學;2013年

，

本文編號：2174395