本文關(guān)鍵詞： 石墨烯 石墨烯基 制備 裝置 有序孔 復(fù)合結(jié)構(gòu) 氧化物薄膜　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：石墨烯是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種二維碳原子晶體,由六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳原子構(gòu)成,原子之間結(jié)構(gòu)的排列與石墨單原子層排列相同,它有著非常好的結(jié)晶性,是組成其它碳質(zhì)材料不同維數(shù)的基本單元。其C-C之間以SP2鍵相連,具有大的比表面積。由于其具有獨(dú)特的電子、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)而成為多個(gè)學(xué)科研究的熱門(mén)材料,這些性質(zhì)使石墨烯有著廣闊的研究前景和巨大的可用價(jià)值,其在各個(gè)領(lǐng)域的也存在著極大的潛在應(yīng)用。為了使石墨烯可以很大程度上的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域中,成功有效的制備高質(zhì)量的石墨烯成為了近年來(lái)很多人研究的熱點(diǎn)。而化學(xué)氣相沉積這種相對(duì)于其他制備石墨烯方法有很多優(yōu)勢(shì)的制備方法,被越來(lái)越多的研究者嘗試和采用。為了更好探索石墨烯及其氧化物復(fù)合結(jié)構(gòu)氣相沉積法制備和其性能,本論文首先通過(guò)化學(xué)氣相沉積法對(duì)石墨烯薄膜進(jìn)行制備以及對(duì)他的各方面性能進(jìn)行了探索。采用沉積系統(tǒng)低溫沉積石墨烯薄膜,并采用旋涂、轉(zhuǎn)移等方法進(jìn)行目標(biāo)基底轉(zhuǎn)移,并對(duì)其進(jìn)行表征�；谠蠧VD法制備石墨烯薄膜設(shè)備存在的缺點(diǎn)和不足,在詳細(xì)了解和熟練掌握實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)之上,對(duì)原有裝置進(jìn)行研發(fā)和改造。通過(guò)對(duì)各部分組件進(jìn)行添加、改造和連接,在溫區(qū)的可控、電極控制和對(duì)氣體的控制等方面進(jìn)行實(shí)施,努力構(gòu)造一套完整有序的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。其改造組件覆蓋腔室內(nèi)外部、連接操控面板及系統(tǒng)整體。通過(guò)示意圖及實(shí)物圖詳細(xì)描述各部分改造組件的具體構(gòu)成及連接方式。并利用該系統(tǒng)進(jìn)行石墨烯薄膜的制備。利用磁控濺射手段,在已經(jīng)制取的石墨烯表面生長(zhǎng)一層氧化物,并對(duì)復(fù)合薄膜的性能進(jìn)一步的研究。在ITO表面沉積WO_3薄膜,通過(guò)XRD觀察WO_3薄膜的結(jié)晶度,利用掃描電鏡對(duì)WO_3的表面形貌進(jìn)行表征,用CorrTest測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行電致變色性能的研究。采用石英振蕩器和臺(tái)階儀對(duì)WO_3薄膜的厚度進(jìn)行測(cè)量,并用光纖光譜儀對(duì)所制取的所制WO_3薄膜的透射率進(jìn)行測(cè)試,對(duì)比在350nm-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透過(guò)率差。通過(guò)介紹AAO模板的形成機(jī)理和具體應(yīng)用,詳細(xì)說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)室條件下AAO模板的制備過(guò)程。利用兩次陽(yáng)極氧化法制備出規(guī)則的正六邊形孔狀結(jié)構(gòu)。對(duì)比了不同實(shí)驗(yàn)條件下所制備的AAO模板的區(qū)別,包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氧化的次數(shù)以及對(duì)最終制得模板的擴(kuò)孔時(shí)間。為了制備石墨烯基氧化物有序孔結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,首先利用CVD法進(jìn)行石墨烯薄膜生長(zhǎng)以及石墨烯薄膜的轉(zhuǎn)移。努力探索磁控濺射方法對(duì)不同氧化物的制備、在石墨烯基底上的沉積和在有序孔結(jié)構(gòu)中的生長(zhǎng)。
[Abstract]:Graphene is a kind of two-dimensional carbon atom crystal found in recent years. It is composed of hexagonal carbon atoms with network structure. The arrangement of atomic structure is the same as that of graphite monatomic layer, and it has very good crystallinity. C-C is the basic unit of different dimensions of other carbonaceous materials. Its C-C is connected by SP2 bond and has a large specific surface area. Because of its unique electronic, optical, mechanical and thermal properties, C-C has become a hot material in many disciplines. These properties make graphene have a broad research prospect and great available value, and it also has great potential applications in various fields. In order to make graphene can be used in many fields to a large extent, The successful and effective preparation of high quality graphene has become a hot topic in recent years, and chemical vapor deposition (CVD), which has many advantages over other methods of graphene preparation, In order to better explore the preparation and properties of graphene and its oxide composite structure by vapor deposition, In this paper, graphene thin films were prepared by chemical vapor deposition (CVD) and their properties were investigated. The graphene thin films were deposited at low temperature in the deposition system, and the target substrates were transferred by spin-coating and transfer methods. Based on the shortcomings and shortcomings of the original CVD equipment for the preparation of graphene thin films, the principle and operation of the experiments are understood and mastered in detail. Through the addition, modification and connection of various components, the control of temperature zone, electrode control and gas control are carried out. Strive to construct a complete and orderly chemical vapor deposition system. The modified components cover the interior and exterior of the chamber, Connecting the control panel and the whole system. The concrete composition and connection mode of each part of the modified module are described in detail by means of schematics and physical diagrams. The graphene film is prepared by using the system, and the magnetron sputtering method is used to prepare the graphene film. A layer of oxide was grown on the surface of the prepared graphene, and the properties of the composite film were further studied. The crystallinity of WO_3 film was observed by XRD, and the surface morphology of WO_3 was characterized by scanning electron microscope (SEM). The electrochromic properties of WO_3 films were studied by CorrTest measurement system. The thickness of WO_3 films was measured by quartz oscillator and step meter, and the transmittance of WO_3 films was measured by optical fiber spectrometer. The difference in transmittance in the wavelength range of 350 nm to 800 nm is compared. The formation mechanism and application of AAO template are introduced. The preparation process of AAO templates under laboratory conditions was described in detail. Regular hexagonal pore structures were prepared by two anodization methods. The differences of AAO templates prepared under different experimental conditions were compared. Including the number of times of oxidation during the experiment and the time of pore expansion for the final template. In order to prepare graphene based oxide ordered pore structure composite, Firstly, the growth of graphene thin films and the transfer of graphene films were carried out by CVD method, and the preparation of different oxides, deposition on graphene substrates and growth in ordered pore structures by magnetron sputtering were explored.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O613.71;O484

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本文編號(hào)：1511452