CN101423209A - 石墨烯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯片及其制备方法。一种制备具有期望厚度的大尺寸石墨烯片的经济方法包括以下步骤:形成膜,该膜包含石墨化催化剂;在存在石墨化催化剂的情况下,热处理气态碳源以形成石墨烯;冷却石墨烯以形成石墨烯片。还描述了一种根据所公开的方法制备的石墨烯片。
Description
技术领域
本公开涉及一种石墨烯片(graphene sheet)及其制备方法。
背景技术
通常,石墨是二维的石墨烯片的堆叠,其中,石墨烯片是由结合成六边形结构的碳原子的平面阵列形成的。近来,对石墨烯片的测试已经揭示了单层或多层石墨烯片的有益特性。
石墨烯的一个有益特性是电子在石墨烯片中以完全不受阻碍的方式流动,也就是说,电子以光在真空中的速度流动。此外,石墨烯片表现出不同寻常的对电子和空穴的半整数量子霍尔效应。传统的石墨烯片的电子迁移率是大约20000至50000cm2/Vs。
在一些应用中,碳纳米管可用作导体。然而,由于在合成和提纯工艺过程中的低产率,导致碳纳米管昂贵。另外,根据单壁碳纳米管的手性和直径,单壁碳纳米管表现出不同的金属特征和半导体特征。此外,根据单壁碳纳米管的手性和直径,具有相同半导体特征的单壁碳纳米管具有不同的带隙能量。因此,为了获得期望的半导体特征或金属特征,优选地,将单壁碳纳米管彼此分离。然而,难以分离单壁碳纳米管。
另一方面,使用石墨烯片是有利的,因为在装置中,由于石墨烯片的电学特征取决于晶体取向,所以通过布置石墨烯片以使其晶体取向在选定的方向中,石墨烯片可以被设计为表现出期望的电学特征。设想石墨烯片的特征可以用于未来的含碳电气装置(carbonaceous electrical device)或含碳电磁装置(carbonaceous electromagnetic device)。
然而,虽然石墨烯片具有这些有利特征,但是还没有开发出经济地且可再生产地制备大尺寸石墨烯片的方法。可以通过微观力学方法或SiC热分解来制备石墨烯片。根据微观力学方法,可以通过将ScotchTM带附着到石墨样品并分离该ScotchTM带来将石墨烯片从附着到ScotchTM带的表面的石墨上分离。在这种情况下,所分离的石墨烯片不包括均匀数量的层,并且剥离的部分不具有均匀的形状。此外,不能利用微观力学方法制备大尺寸的石墨烯片。同时,在SiC热分解中,SiC单晶被加热以通过分解在其表面上的SiC来去除Si,然后剩余的碳C形成石墨烯片。然而,用作SiC热分解的起始材料的SiC单晶材料非常昂贵,并且难以形成大尺寸石墨烯片。
发明内容
本发明公开了一种制备具有期望厚度的大尺寸石墨烯片的经济方法。
本发明还公开了一种用所公开的方法制备的石墨烯片。
本发明公开了一种使用石墨烯片的膜、氢储存介质、光学纤维和电气装置。
本发明公开了一种包括石墨烯片的石墨烯基底。
在实施例中,提供一种制备石墨烯片的方法,所述方法包括以下步骤:形成膜,该膜包含石墨化催化剂;在存在石墨化催化剂的情况下热处理气态碳源以形成石墨烯;冷却石墨烯以形成石墨烯片。
气态碳源可以是任何含碳的化合物,具体地说,是包含7个或更少的碳原子的化合物,更具体地说,是包含4个或更少的碳原子的化合物,最具体地说,是包含2个或更少的碳原子的化合物。示例性的气态碳源包括从由一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、环戊二烯、己烷、环己烷、苯和甲苯组成的组中选出的至少一种。
所述膜可以是薄膜或厚膜。
薄膜的厚度可在大约1nm至大约1000nm之间。
厚膜的厚度可在大约0.01mm至大约5mm之间。
还可与气态碳源一起供应氢。氢可通过清洁金属催化剂的表面而被用来控制气相反应。基于容器的总体积,氢的量按体积计可以是大约5%至大约40%,具体地说,按体积计是大约10%至大约30%,更具体地说,按体积计是大约15%至大约25%。
可以在大约300℃至大约2000℃的温度下执行热处理。
可通过调节热处理时间来控制石墨烯的厚度。
石墨化催化剂可包括从由Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V和Zr组成的组中选出的至少一种元素。
可以以大约0.1℃/min至大约10℃/min的速率执行冷却步骤。
该方法还可包括在冷却热处理过的产物之后,通过利用酸处理去除石墨化催化剂,来将形成石墨烯片与石墨化催化剂分离的步骤。
本发明还公开了一种根据所公开的方法制备的石墨烯片。
当测量石墨烯片的拉曼光谱时,所述石墨烯片的拉曼D带/G带的峰比可以等于或小于大约0.2,优选地,可为大约0(零)。
本发明还公开了一种从多环芳香分子得到的石墨烯片,在石墨烯片中,多个碳原子彼此共价结合,其中,所述石墨烯片包括大约1个石墨烯单元层至大约300个石墨烯单元层,其中,石墨烯片的宽度和长度均为大约1mm或更大。
所述石墨烯片可具有大约1个石墨烯单元层至大约60个石墨烯单元层,具体地说,具有大约1个石墨烯单元层至大约15个石墨烯单元层。
石墨烯片的宽度和长度均可为大约1mm至大约1000mm。
在示例性实施例中,石墨烯片的宽度和长度均可为大约10mm或更大。
本发明还公开了一种石墨烯基底,该石墨烯基底包括基底和形成在所述基底上的石墨烯片。
石墨烯基底还可包括置于基底和石墨烯片之间的石墨化催化剂层。
石墨烯基底还可包括置于基底和石墨化催化剂层之间的阻挡层。
阻挡层可由SiOx、TiN、Al2O3、TiO2或Si3N形成。
基底可以是硅基底。
石墨化催化剂可包含薄膜或厚膜形式的金属催化剂。
附图说明
通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例,本发明的上述和其他方面、特征和优点将变得更加清楚,在附图中:
图1示意性地示出了根据实施例的制备石墨烯片的方法;
图2是根据示例1制备的石墨烯片的摄影图像;
图3是示出根据示例1至示例3制备的石墨烯片的拉曼光谱的曲线图;
图4是根据示例1制备的石墨烯片的扫描电子显微镜(SEM)图像;
图5是根据示例2制备的石墨烯片的SEM图像;
图6是根据示例6制备的石墨烯片的SEM图像;
图7是示出根据示例6制备的石墨烯片的拉曼光谱的曲线图。
具体实施方式
以下,参照附图来更充分地描述实施例,在附图中示出了示例性实施例。
本发明公开了一种制备具有期望厚度的大尺寸石墨烯片的经济方法。即使利用该方法制备的石墨烯片具有复杂的结构或地形调制的结构(topographically modulated structure),该石墨烯片也可在各种应用中应用到各种领域,而不限于基底的形状。
如这里所使用的术语“石墨烯片”表示由多个碳原子彼此共价结合的多环芳香分子得到的膜形式的石墨烯。虽然不希望受理论约束,但是共价结合的碳原子形成作为重复单元的6元环,然而,也可形成5元环和/或7元环。因此,在石墨烯片中,认为共价结合的碳原子(通常为sp2结合的碳)形成单层。石墨烯片可具有各种结构,该结构可根据5元环和/或7元环的量而改变。石墨烯片可包括单层石墨烯,或者石墨烯片可包括多层石墨烯,直至大约300层。通常,在石墨烯边缘的碳原子用氢原子饱和。
可根据图1中示出的方法来形成石墨烯片。在公开的方法中,如图1所示,可这样形成石墨烯片140:形成膜,该膜包含石墨化催化剂100;通过在存在石墨化催化剂100的情况下热处理气态碳源120且同时向石墨化催化剂100提供气态碳源120来形成石墨烯130;冷却石墨烯130,从而生长石墨烯片140。即,当在存在石墨化催化剂100的情况下,在选定的温度下对气态碳源120热处理选定的时间段,且同时在选定的压力下将气态碳源120供应到包含石墨化催化剂100的室中时,气态碳源120中的碳原子以平面六边形结构彼此结合而形成石墨烯。当按选定的速率冷却石墨烯130时,可获得具有均匀排列的石墨烯片140。
任何包含碳并且在大约300℃或更高的温度下是气体的物质都可不受限制地用作形成石墨烯片的气态碳源。气态碳源可以是任何含碳的化合物,优选地,是包含7个或更少的碳原子的化合物,更具体地说,是包含4个或更少的碳原子的化合物,最具体地说,是包含2个或更少的碳原子的化合物。气态碳源可包括具有大约1个至大约7个碳原子的化合物。气态碳源可包括多环芳香分子。示例性的气态碳源包括一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、环戊二烯、己烷、环己烷、苯、甲苯等,或包含上述化合物中的至少一种的组合。因此,气态碳源可以是上述化合物中的一种或组合。
可以在选定的压力下将碳源供应到包含石墨化催化剂的室中,该室可以只包括碳源,或者还可包括惰性气体(例如氦和氩)。碳源在室中的压力可以是大约10-6托至大约104托,具体地说,是10-3托至大约760托。
此外,可与气态碳源一起供应氢。因此,碳源也可包含氢。氢可通过清洁金属催化剂的表面而被用来控制气相反应。基于室的总体积,氢的量按体积计可以是大约5%至大约40%,具体地说,按体积计是大约10%至大约30%,更具体地说,按体积计是大约15%至大约25%。
当将气态碳源供应到室,并且室和石墨化催化剂被加热到选定的温度时,在石墨化催化剂的表面上形成石墨烯。热处理温度是形成石墨烯的重要因素,并且热处理温度可以是在大约300℃至大约2000℃之间的温度,具体地说,是在大约500℃至大约1500℃之间的温度,更具体地说,是在大约700℃至大约1300℃之间的温度。当在低于大约300℃的温度下执行热处理时,不能以可接受的速率形成石墨烯。另一方面,当在高于2000℃的温度下执行热处理时,石墨烯会不以膜的形式形成,而是以颗粒或纤维的形式形成。
石墨化催化剂可以是膜的形式。如果包含石墨化催化剂的膜具有大于大约0.01mm的厚度,则可以在等于或大于700℃的温度下执行热处理。
这里公开的包含石墨化催化剂的膜可以是薄膜或厚膜。如果使用薄膜,则薄膜可形成在基底上。然而,薄膜和基底之间的接触强度会变弱,或者薄膜的一部分会在高于大约700℃的温度下熔化。因此,当在700℃或更高的温度下执行热处理时,可将石墨化催化剂形成为没有基底的厚膜。如果期望的是薄膜,则膜的厚度可以在大约1nm至大约5000nm之间,具体地说,在大约1nm至大约1000nm之间,更具体地说,在大约10nm至大约100nm之间。如果期望的是厚膜,则膜的厚度可以在大约0.01mm至大约5mm之间,具体地说,在大约0.1mm至大约1mm之间。
可通过调节热处理的温度和时间来控制石墨烯形成的程度。即,在其他参数相同的情况下,热处理时间越长,形成石墨烯的量就越多,因此石墨烯片变得越厚。另一方面,热处理时间越短,石墨烯片的厚度就越薄。因此,碳源的种类、用来供应碳源的压力、石墨化催化剂的种类、室的大小和热处理的时间是获得期望厚度的石墨烯片的关键因素。可执行热处理大约0.001小时至大约1000小时、大约0.01小时至大约100小时或者大约0.1小时至大约10小时。当执行热处理小于大约0.001小时时,不可能充分地得到石墨烯。另一方面,当执行热处理超过大约1000小时时,形成太多的石墨烯并且会出现石墨化。
可通过感应加热、辐射加热、激光、红外线辐射(IR)、微波、等离子体、紫外线(UV)辐射、表面等离子体激光加热等或包括上述加热方法中的至少一种的组合来执行热处理。热源可设置在室上来将室中的温度升高至选定的水平。
在热处理之后,冷却石墨烯。执行冷却以均匀地生长并排列组成石墨烯的碳原子。由于快速冷却会在石墨烯片中导致裂纹,所以可以逐渐冷却热处理过的石墨烯。例如,可以以大约0.1℃/min至大约10℃/min的速率、大约0.5℃/min至大约5℃/min的速率或者大约1℃/min至大约3℃/min的速率来冷却热处理过的石墨烯,或者可通过环境对流来自然冷却热处理过的石墨烯。在自然冷却过程中,可移去热源以使其不设置在室上。在这点上,可通过移去热源来获得充分的冷却速率。冷却后获得的石墨烯片可具有1层的厚度,或大约1层至大约300层的厚度,具体地说,大约1层至大约60层的厚度,更具体地说,大约1层至大约15层的厚度。具有300层以上的石墨烯片被认为是石墨,石墨与石墨烯截然不同。
热处理和冷却方法可作为单个循环来执行,但是,具有许多层的致密的石墨烯片可通过重复该方法若干次来形成。
包含石墨化催化剂的膜可设置在基底上。具体地说,如果包含石墨化催化剂的膜是薄膜,则出于制造的方便而可使用基底。因此,如果使用基底,则石墨化催化剂层可置于基底和石墨烯片之间并紧密接触基底和石墨烯片。
基底可以是无机基底,例如Si基底、玻璃基底、GaN基底、硅石基底等或是包括上述无机基底中的至少一种的组合;或者基底可以是包含Ni、Cu、W等或者包含上述金属中的至少一种的组合的金属基底。
在硅石基底的情况下,为了防止在基底和石墨化催化剂之间的不期望的反应,可在硅石基底的表面涂覆阻挡层。阻挡层可置于基底和石墨化催化剂之间,以抑制可由石墨化催化剂和基底之间的反应导致的效率的降低或石墨烯形成的速率的降低。阻挡层可含有诸如SiOx、TiN、Al2O3、TiO2、Si3N等的化合物,或含有包括上述化合物中的至少一种的组合,阻挡层可通过包括溅射、真空沉积等的方法设置在基底上。阻挡层可具有以下选定的厚度:在大约0.1nm至大约1000μm之间,在大约1μm至500μm之间或在大约10μm至大约100μm之间。当阻挡层的厚度小于大约0.1nm时,不可能得到期望的阻挡层的效果。另一方面,当阻挡层的厚度大于大约1000μm时,会增加成本。
在所公开的方法中,石墨化催化剂接触碳源并帮助由碳源供应的碳元素彼此结合以形成平面六边形结构。任何用于合成石墨引发碳化或制备碳纳米管的催化剂可用作石墨化催化剂。示例性石墨化催化剂包含金属Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V、Zr等,或包含包括上述金属中的至少一种的组合。因此,石墨化催化剂可包含从由以下金属组成的组中选择的金属:Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V、Zr等,或者可以包含包括上述金属中的至少一种的组合。石墨化催化剂可以是板的形式,并科包含上述金属中的一种或组合,或者石墨化催化剂可通过沉积方法(例如溅射等)沉积在基底上。薄膜或厚膜可包含石墨化催化剂,石墨化催化剂可包含上述金属中的一种或组合。
由于可通过使石墨化催化剂与碳源接触、热处理、冷却石墨烯来形成石墨烯片的步骤而制备石墨烯片,所以该工艺简单且经济。具体地说,可制备大尺寸的石墨烯片,其宽度和长度均为大约1mm或更大,具体地说,大约10mm或更大,更具体地说,大约10mm至大约1000mm。例如,可通过控制其上形成有石墨化催化剂的基底的尺寸来制备大尺寸的石墨烯片。此外,由于碳源作为气体来供应,所以基底和石墨化催化剂的形状或构造不受限制。因此,可使用三维的、波形的(contoured)或地形调制的基底,因此包含石墨化催化剂的膜可具有各种结构。
可利用拉曼光谱来识别石墨烯片。即,由于纯的石墨烯在大约1594cm-1附近具有G′峰,因此可通过在此波数存在吸收来识别石墨烯的形成。
令人惊讶的是,已观察到所公开的石墨烯片具有无缺陷的均匀结构。虽然不希望被理论约束,但是这种均匀性被认为是因为:石墨烯片是利用纯的气态碳源通过包括高温热处理的方法制备的。石墨烯片的拉曼光谱的D带强度可指示在石墨烯中形成的缺陷的存在。强的D带峰可指示石墨烯中存在多个缺陷,弱的D带峰或没有D带峰可指示几乎不存在缺陷。
可将峰比(peak ratio)定义为D带峰强度与G带峰强度的比。利用由金属组成的石墨化催化剂通过堆叠形成法制备的石墨烯片的峰比可等于或小于大约0.2,具体地说,等于或小于大约0.01,更具体地说,等于或小于大约0.001,并且可为0(零)。峰比“0”表示在石墨烯中即使有缺陷也是很少。
因此,石墨烯片可形成在包含石墨化催化剂的基底和/或膜上。石墨烯片可以与石墨化催化剂一起使用,或者可通过用酸处理石墨烯片来使石墨烯片与石墨化催化剂分离。可在冷却石墨烯片之后执行酸处理。
如果需要,可将石墨烯片与基底分离。
根据期望的用途,可以以各种方式处理分离后的石墨烯片。即,石墨烯片可被切割为选定的形状,或者可将石墨烯片卷绕以形成管。处理过的石墨烯片还可与将要以各种方式应用的各种物品相组合。
石墨烯片可被应用在各种领域和应用中。由于石墨烯片具有优良的导电性和高均匀性,所以石墨烯片可以有效地用作透明电极。期望用在太阳能电池基底等上的电极是透明的以允许光透过该电极。由石墨烯片形成的透明电极具有优良的导电性并且由于石墨烯片的柔性而具有优良的柔性。可用柔性塑料作为基底并且用石墨烯片作为透明电极来制备柔性太阳能电池。此外,当石墨烯片以导电薄膜的形式在显示装置中使用时,只用少量的石墨烯片就可获得期望的导电性,因此可改善光的透过。
此外,以管的形式形成的石墨烯片可用作光学纤维、氢储存介质或选择性地允许氢透过的膜。
现在将参照下面的示例更详细地描述本公开。下面的示例只为了示出性的目的,而不意图限制权利要求书的范围。
<示例1>
在其上通过溅射涂覆有100nm的SiO2的1.2cm×1.5cm的硅基底上沉积Ni以形成厚度为100nm的Ni薄膜来形成石墨化催化剂膜。将其上形成有SiO2和Ni薄膜的硅基底设置在室中,利用卤素灯作为热源,在400℃下热处理基底20分钟,同时将乙炔气体以恒定的200sccm的速率加入到室内,从而在石墨化催化剂上形成石墨烯。
随后,通过移去热源并使室内部自然冷却来使石墨烯以均匀排列生长,来形成大小为1.2cm×1.5cm的7层石墨烯片。
随后,将包含石墨烯片的基底在0.1M的HCl中浸渍24小时,以去除Ni薄膜。在浸渍过程中石墨烯片与基底分离。图2是根据示例1制备的石墨烯片的摄影图片。
图3是示出石墨烯片的拉曼光谱的曲线图。参照图3,可通过在1594cm-1处示出的G′峰来识别石墨烯的形成。
此外,图4是在示例1中形成的石墨烯片的扫描电子显微镜(SEM)图像。参照图4可知,形成了均匀的石墨烯片。
<示例2>
除了在500℃下而不是在400℃下执行热处理外,通过与示例1的方式相同的方式制备大小为1.2cm×1.5cm的16层石墨烯片。
随后,将包含石墨烯片的基底在0.1M的HCl浸渍24小时,以去除Ni薄膜。在浸渍过程中石墨烯片与基底分离。
图3是示出石墨烯片的拉曼光谱的曲线图。参照图3,可通过在1594cm-1处示出的G′峰来识别石墨烯的形成。
图5是在示例2中形成的石墨烯片的SEM图像。参照图5,由于在SEM图像中没有观察到特征,所以可知形成了均匀的石墨烯片。
<示例3>
除了在600℃下而不是在400℃下执行热处理外,通过与示例1的方式相同的方式制备大小为1.2cm×1.5cm的32层石墨烯片。
随后,将包含石墨烯片的基底在0.1M的HCl中浸渍24小时以去除Ni薄膜。在浸渍过程中分离出石墨烯片。
图3是示出石墨烯片的拉曼光谱的曲线图。参照图3,可通过在1594cm-1处示出的G′峰来识别石墨烯的形成。
<示例4>
除了执行热处理1个小时而不是20分钟外,通过与示例1的方式相同的方式制备大小为1.2cm×1.5cm的22层石墨烯片。
随后,将包含石墨烯片的基底在0.1M的HCl中浸渍24小时以去除Ni薄膜。在浸渍过程中分离出石墨烯片。
<示例5>
除了使用甲烷而不是乙炔作为碳源外,通过与示例1的方式相同的方式制备大小为1.2cm×1.5cm的11层石墨烯片。
随后,将包含石墨烯片的基底在0.1M的HCl中浸渍24小时以去除Ni薄膜。在浸渍过程中分离出石墨烯片。
<示例6>
制备了大小为1.2cm×1.5cm且厚度为0.5mm的Ni箔。将Ni箔置于室中,利用卤素灯作为热源,在1000℃下热处理5分钟,同时将乙炔气体以恒定的200sccm的速率加入室中,以在石墨化催化剂上形成石墨烯。
随后,通过移去热源并使室内部自然冷却来使石墨烯以均匀排列生长,来形成大小为1.2cm×1.5cm的10层石墨烯片。
随后,将包含石墨烯片的基底在0.1M的HCl中浸渍24小时以去除Ni箔。在浸渍过程中石墨烯片被分离。图6是被分离的石墨烯片的SEM图像,由没有特征而识别出结构均匀。
图7是示出石墨烯片的拉曼光谱的曲线图。参照图7,可通过在1594cm-1处示出的G′峰来识别石墨烯的形成,同时由于未观察到D带而指示没有缺陷的均匀的石墨烯。
本发明公开了一种制备大尺寸石墨烯片并有效地控制石墨烯片的厚度的经济方法。本领域普通技术人员应该理解,由于可获得期望厚度的石墨烯片,所以该石墨烯片可有效地应用到透明电极、氢储存介质、光学纤维、电气装置等。
在本公开中,单数形式的描述也意图包括复数形式,同时,复数形式的描述也意图包括单数形式。
除非另有定义,否则这里使用的技术术语和科学术语具有与本领域的技术人员所通常理解的意思相同的意思。
如在这里使用的,近似表达方式可被用来修饰任何在不会改变与其相关的基本功能的情况下可变化的数量表示。因此,在一些情况下,被术语(例如大约和基本)修饰的值不会限制在指定的精确值。在至少一些情况下,近似表达方式可与测量该值的仪器的精度相符合。因此,连同数量使用的修饰词“大约”包括所述值并且具有由上下文规定的意思(例如,包括与特定量的测量有关的误差度)。
这里公开的所有范围包括端点并且可独立组合。所有指示相同组分或特性的范围的端点是包括在内的,并且可独立组合(例如,“按重量计小于或等于大约25%,或者,更具体地说,按重量计大约5%至按重量计大约20%”的范围包括端点和“按重量计大约5%至按重量计大约25%”的范围内的全部中间值等)。
“可选的”或“可选地”表示随后描述的事件或情况可出现或者可不出现,该表述包括该事件出现的情况和该事件不出现的情况。如在这里使用的,“基底”可以与“表面”交换使用。
虽然已经参照所公开的实施例的示例性实施例具体地示出并描述了所公开的实施例,但是本领域普通技术人员应该理解,在不脱离如权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下,可以进行各种形式和细节上的改变。
Claims (21)
1、一种制备石墨烯片的方法,该方法包括以下步骤:
形成膜,该膜包含石墨化催化剂;
在存在石墨化催化剂的情况下,热处理气态碳源以形成石墨烯;
冷却石墨烯以形成石墨烯片。
2、如权利要求1所述的方法,其中,气态碳源是具有1个碳原子至7个碳原子的化合物。
3、如权利要求1所述的方法,其中,气态碳源包括一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、环戊二烯、己烷、环己烷、苯、甲苯或包含上述化合物中的至少一种的组合。
4、如权利要求1所述的方法,其中,在300℃至2000℃的温度下执行热处理。
5、如权利要求1所述的方法,其中,膜具有1nm至5000nm的厚度。
6、如权利要求5所述的方法,其中,膜具有1nm至1000nm的厚度。
7、如权利要求5所述的方法,其中,膜具有0.01mm至5mm的厚度。
8、如权利要求1所述的方法,其中,执行热处理0.001小时至1000小时。
9、如权利要求1所述的方法,其中,石墨化催化剂包括Ni、Co、Fe、Pt、Au、Al、Cr、Cu、Mg、Mn、Mo、Rh、Si、Ta、Ti、W、U、V、Zr或包含上述元素中的至少一种的组合。
10、如权利要求1所述的方法,还包括在冷却石墨烯片之后,通过利用酸处理石墨烯片,来将石墨烯片与石墨化催化剂分离的步骤。
11、如权利要求1所述的方法,其中,还与气态碳源一起供应氢。
12、一种根据权利要求1所述的方法制备的石墨烯片。
13、一种从多环芳香分子得到的石墨烯片,在石墨烯片中,多个碳原子彼此共价结合,其中,所述石墨烯片包括1个层至300个层,其中,石墨烯片的宽度和长度均为1mm或更大。
14、如权利要求13所述的石墨烯片,其中,当通过石墨烯片的拉曼光谱确定时,石墨烯片的D带强度和G带强度的峰比等于或小于0.2。
15、如权利要求13所述的石墨烯片,其中,在石墨烯片的拉曼光谱中未观察到D带。
16、一种石墨烯基底,包括:
基底;
石墨烯片,形成在基底上,
其中,石墨烯片由多环芳香分子得到,在石墨烯片中,多个碳原子彼此共价结合,其中,所述石墨烯片包括1个层至300个层,其中,石墨烯片的宽度和长度均为1mm或更大。
17、如权利要求16所述的石墨烯基底,还包括置于基底和石墨烯片之间并与基底和石墨烯片紧密接触的石墨化催化剂层。
18、如权利要求17所述的石墨烯基底,其中,石墨化催化剂层包括薄膜或厚膜形式的金属催化剂。
19、如权利要求17所述的石墨烯基底,还包括置于基底和石墨化催化剂层之间的阻挡层。
20、如权利要求17所述的石墨烯基底,其中,阻挡层包括SiOx、TiN、Al2O3、TiO2、Si3N或包含上述化合物中的至少一种的组合。
21、如权利要求16所述的石墨烯基底,其中,基底包含硅。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090506 |