液态金属中气泡CVD法生长石墨烯的研究

发布时间：2021-07-12 15:50

　　石墨烯是一种二维晶体,其碳原子以sp²杂化轨道组成六角型的蜂巢状晶格。自2004年被发现起,石墨烯就因其优异的物理化学性能在学术界和工业界引起了极大的关注和研究热情。近年来,石墨烯逐渐被应用于工业界,这对其产量和质量提出了更高的要求。然而,现阶段制备石墨烯的方法并不能同时满足这两个要求。化学气相沉积法（CVD）虽然能够大面积的制备高质量的石墨烯,但是石墨烯只是生长于衬底表面,实际产率非常低。液相剥离法虽然可以实现大量制备石墨烯,但是通过这种方法制备的石墨烯质量很低,尺寸也很小,并且该方法中使用的化学试剂对会环境造成巨大污染。因此,如何大量制备高质量的石墨烯,是石墨烯研究和工业应用的一个难点。本论文在常规CVD方法的基础上,设计了一种改进的大量制备高质量石墨烯的方法,即气泡CVD法（B-CVD法）;并将石墨烯应用于不同领域,证实了通过该法制备得到的石墨烯在多个方向都有很高的应用价值。此外,本论文中还制备了一种轻质、高导电率的碳海绵,并研究了其在电磁屏蔽领域的应用。主要研究内容及成果如下:1.本文提出了一种改良的气泡CVD（B-CVD）方法。在该方法中,碳氢气体直接被... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

石墨烯作为构建其他维度的碳材料的基本单元[1]

电子科技大学博士学位论文原子外层包括 4 个电子，即 3 个 s 电子和一个 p 电子。s 轨道上的电子与 2px，2p轨道上的电子通过 sp2杂化形成 3 个杂化轨道，另外一个 pz电子在垂直于平面的方向形成π键。石墨稀的能带结构主要决定于π轨道电子，并可以用紧束缚的Hamilto方程近似描述，在紧束缚条件下，π 电子的能量与波矢色散关系为[6-16]:203( , ) 1 4cos cos 4cos2 2 2y yxx yk ak a k aE k k =±γ + + (1-1

图 1-3 (a)石墨烯在布里渊区的高对称性及二维能带结构[7]；(b)石墨烯的三维能带结构及在狄拉克点的线性色散关系[6]1.1.2 石墨烯的性质石墨烯特殊的晶格和电子能带结构决定了石墨烯特殊的性质。现阶段，研究人员已经可以通过简单的方法(如机械剥离、化学气相沉积)得到高质量的石墨烯，这使得人们对于石墨烯的认识在近几年来取得了很大的进展，研究人员对制得的高质量石墨烯进行了表征，并确认了石墨烯的许多物性都远远超过了其他材料。例如：石墨烯具有非常高的机械强度，比钢材高几百倍，C. Lee[17]等测试得到单层石墨烯的杨氏模量可达 1Tpa，固有强度为 130 Gpa；石墨烯中电子和空穴的有效质量都为零、传输速度是光子的 1/300，这使的石墨烯有很好的导电特性，电阻率为 10-6Ωcm-1，A. Mayorove[18]等制得的石墨烯器件，测得石墨烯在常温下的电子迁移率高达 2.5×105cm2V-1s-1，并且在微米尺度上都表现出了弹道运输的特性；A.Balandin[19]等经过测试得到单层石墨烯在常温下的热导率在 4840Wm-1K-1到5300Wm-1K-1区间之内，远高于石墨的 2000Wm-1K-1和碳纳米管的 3500Wm-1K-1

【参考文献】：
期刊论文
[1]Large scale fabrication of graphene for oil and organic solvent absorption[J]. Chenxi Fu,Zifeng Wang,Junyi Liu,Hongbo Jiang,Guangming Li,Chunyi Zhi.  Progress in Natural Science:Materials International. 2016(03)

博士论文
[1]石墨烯中的电子及其输运性质的研究[D]. 袁建辉.华中科技大学 2012



本文编号：3280205