CN103255474A - 一种大尺寸单晶石墨烯的制备方法 - Google Patents

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王朝成
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<b/>一种大尺寸单晶石墨烯的制备方法,其特征是在800℃以上的环境中，通过调节有机气体、氢气和惰性气体的流速及流量场的分布在金属表面制备出大尺寸单晶石墨烯；所述有机气体包括：烷烃，烯烃、炔烃、芳香烃等含碳气体；所述金属表面包括：铜、铂等金属表面；所述流量场包括：各种气体的流速、流动方向以及气压；热处理时的环境气压为常压，时间在20min-40min；所述生长时的环境气压在1pa-300pa之间，时间在1min-2h。

Description

一种大尺寸单晶石墨烯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯的制备方法，尤其涉及一种大尺寸单晶石墨烯的制备方法。
背景技术
       石墨烯自2004年问世以来，因其独特的电学性能，力学性能，磁学性能，超强度，超导热性，独特的宏观量子效应，生化性能已经成为全球研究的热点。而首先制备出石墨烯的英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫因此而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。经过这几年对石墨烯的研究，人们发现，石墨烯进入工业化生产领域的时代已经到了。
目前制备石墨烯的方法主要有以下几种：微机械分离法，取向附生法，加热SiC法，化学气相沉积的方法（CVD），化学还原法，化学解理法，有机分子自组装法。而目前制备单晶石墨烯方法中，有的工艺比较复杂，有的对单晶石墨烯的尺寸层数难以控制。申请人基于CVD方法，通过对混合气体的比例、流速和流速场的控制，制备出了尺寸和层数可控且具有明显对称性的单晶石墨烯。该方法工艺简单，制备的石墨烯单晶质量高，对研究石墨烯的各种性能及其应用提供了理想的原材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种大尺寸单晶石墨烯的制备方法。该方法采用化学气相沉积技术，通过调节有机气体、氢气和惰性气体的流速及混合气体流量场的分布，在金属表面制备出大尺寸单晶石墨烯。
本发明是这样来实现的：在800℃以上的环境中，通过调节有机气体、氢气和惰性气体的流速及流量场的分布在金属表面制备出大尺寸单晶石墨烯。
其中有机气体包括：烷烃，烯烃、炔烃、芳香烃等含碳气体。
其中金属表面包括：铜、铂等金属表面。
其中流量场包括：各种气体的流速、流动方向以及气压。
其中热处理时的环境气压为常压，时间在20min-40min。
其中生长时的环境气压在1pa-300pa之间，时间在1min-2h。
所述大尺寸单晶石墨烯是指长度尺寸在1μm以上，且尺寸大小和层数可控制，单晶形状具有明显对称性的单晶石墨烯。
本发明的优点是：通过对混合气体的比例、流速和流速场的控制，制备出了尺寸和层数可控且具有明显对称性的单晶石墨烯。该方法工艺简单，制备的石墨烯单晶质量高，对研究石墨烯的各种性能及其应用提供了理想的原材料。
 
   附图说明
图1是采用调节气体流量场的方法制备出在金属表面大尺寸石墨烯单晶的SEM（扫描电子显微镜）图像。具体的讲，从图中颜色较深区域为类似与六边形的大尺寸单层单晶石墨烯。
图2采用调节气体流量场的方法制备出的石墨烯单晶在铜片上的拉曼光谱图像。具体的讲，从图中能明显的观察到石墨烯的2D峰（波数2700cm-1）与G峰(波数1580 cm-1)强度比大于2，表明石墨烯为单层。
具体实施方案
在800摄氏度以上的环境中，通入适量的氢气和惰性气体热处理金属表面，再通入有机气体，通过调节流进的有机气体、氢气和惰性气体的流速及流动的方向，使得铜或铂金属表面处在一个气体流动极其平稳，且气体总的含碳量低于千分之一，有机气体在高温下分解出的碳原子会在金属表面组成单晶石墨烯。可根据单晶石墨烯规格的要求适当选择石墨烯的生长时间。其中热处理时的环境气压为常压。时间在20min-40min。其中生长时的环境气压在1pa-300pa之间。时间在1min-2h。

Claims (1)

1.一种大尺寸单晶石墨烯的制备方法,其特征是在800℃以上的环境中，通过调节有机气体、氢气和惰性气体的流速及流量场的分布在金属表面制备出大尺寸单晶石墨烯；所述有机气体包括：烷烃，烯烃、炔烃、芳香烃等含碳气体；所述金属表面包括：铜、铂等金属表面；所述流量场包括：各种气体的流速、流动方向以及气压；热处理时的环境气压为常压，时间在20min-40min；所述生长时的环境气压在1pa-300pa之间，时间在1min-2h。
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