CVD石墨烯制備的基本流程

CVD石墨烯制備的基本工藝是將基本合金箔放入爐中，放入氫氣、氬氣或氮?dú)?，加熱至保護(hù)溫度1000°C左右，保溫20分鐘左右，停止放入保護(hù)氣體，放入碳源(如甲烷)氣體約30分鐘，完成反應(yīng)。關(guān)閉電源，關(guān)閉甲烷氣體，放入保護(hù)氣體排出甲烷氣體，將保護(hù)氣體環(huán)境中的箔從管道中取出，直到管道冷卻至室溫，在保護(hù)氣體環(huán)境中獲得石墨烯。

CVD石墨烯制備的流程進(jìn)行研究方法主要工作內(nèi)容包含三個(gè)重要的影響企業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素：襯底、前驅(qū)體和生長(zhǎng)環(huán)境條件。襯底是生長(zhǎng)CVD石墨烯制備的重要條件。目前，已發(fā)現(xiàn)8至10種過渡合金和合金可用作石墨烯生產(chǎn)的基底合金。選擇主要基于合金的熔點(diǎn)、溶解碳的量以及是否存在穩(wěn)定的合金碳化物。這些影響因素進(jìn)行決定了石墨烯的生長(zhǎng)環(huán)境溫度、生長(zhǎng)發(fā)展機(jī)制和所用載氣的類型。

CVD石墨烯制備不同的基底材料對(duì)化學(xué)氣相沉積法制備CVD石墨烯有不同的作用機(jī)理，主要有兩種作用機(jī)理:滲碳機(jī)理是裂紋碳在高溫下滲入基體，在快速冷卻時(shí)在基體外表形成CVD石墨烯。外表催化機(jī)制，當(dāng)裂解的碳與特定的合金(如銅)接觸時(shí)，在高外表溫度下形成石墨烯,以及保護(hù)樣品免受薄膜的持續(xù)沉積，使這種機(jī)制更容易形成CVD石墨烯單層。

過渡合金不僅作為生長(zhǎng)基底，而且在CVD石墨烯生長(zhǎng)中起催化作用。烴類氣體在合金基體外表裂解形成一種石墨烯是一個(gè)非常復(fù)雜的催化氧化反應(yīng)研究流程。以銅箔上生長(zhǎng)石墨烯為例，主要包括三個(gè)步驟:碳前驅(qū)體的分解：以銅箔外表C的分解為例，CH4分子吸附在通過銅箔外表的不同合金基底上，在高溫下C-H鍵斷裂，產(chǎn)生各種碳碎片CHx。該流程中的脫氫反應(yīng)與發(fā)展學(xué)生進(jìn)行生長(zhǎng)基體的催化生物活性可以增加企業(yè)有關(guān)，由于我們中國(guó)傳統(tǒng)合金銅的活潑性不太強(qiáng)，對(duì)甲烷的催化氧化脫氫生產(chǎn)管理流程是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，完全脫氫技術(shù)問題產(chǎn)生影響一個(gè)碳原子的能壘很高，因此，甲烷作為知識(shí)分子的裂解不完全。結(jié)果表明，烴類污染氣體在銅外表的熱解脫氫主要包括脫氫、偶聯(lián)和再脫氫兩個(gè)流程。CVD石墨烯成核研究階段：甲烷進(jìn)行分子脫氫后，銅外表的碳物種之間相互學(xué)習(xí)組裝，產(chǎn)生新的C-C鍵，團(tuán)簇，開始成核作用形成一種石墨烯島。碳原子傾向于在合金缺陷部位(例如合金臺(tái)階)成核，因?yàn)槿毕莶课坏暮辖鹪泳哂械团湮粩?shù)和較高活性。CVD石墨烯的逐漸生長(zhǎng)流程：隨著石墨烯在銅外表成核時(shí)間的增加，隨后產(chǎn)生的碳原子或碳團(tuán)簇連續(xù)附著在成核位點(diǎn)，石墨烯的成核逐漸增加。直到彼此“縫合”并終連接形成連續(xù)的石墨烯薄膜。