CN104261389A - 一种石墨烯及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯及其制备方法、应用，所述的石墨烯的制备方法包括以下步骤：（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗；（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上；（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，然后烘干；（4）将管式炉温度设定为850℃-950℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气；（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；（6）将管式炉温度降低至室温；（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯技术领域，涉及一种石墨烯及其制备方法、应用，尤其涉及一种CVD法的石墨烯及其制备方法、应用。
背景技术
我们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的连接非常柔韧，比钻石还坚硬。如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品；几乎完全透明，却极为致密、不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透；导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料；化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
发明内容
要解决的技术问题：目前采用化学沉积法制备石墨的方法较多，但是大多数的化学沉积法制备得到的石墨烯比表面积较小，且载流子迁移率较低，因此需要一种新的石墨烯的制备方法。
技术方案：针对上述问题，本发明公开了一种石墨烯的制备方法，所述的石墨烯的制备方法包括以下步骤：
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，然后烘干；
（4）将管式炉温度设定为850℃-950℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
优选的，一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却20-30min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在60℃-70℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为850℃-950℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为200-300sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为50-60℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
进一步优选的，所述的一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却30min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在65℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为900℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为300sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为50℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
优选的，所述的一种石墨烯的制备方法，通入的氩气的纯度在99.9%以上。
所述的一种石墨烯的制备方法制备得到的石墨烯。
所述的石墨烯在制备电池中的应用。
有益效果：本发明的制备方法通过对化学沉积法制备石墨烯过程中的参数进行优化，得到具有较高比表面积和较高的载流子迁移率的石墨烯，提高了制备得到的石墨烯的性能，扩大了其在电池中的应用范围。
具体实施方式
实施例1
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却30min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在65℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为900℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为300sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为50℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
实施例2
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却20min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在70℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为850℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为250sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为60℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
实施例3
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却25min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在60℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为950℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为200sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为56℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
本发明的石墨烯的比表面积与载流子迁移率如下表。
Claims (6)
1.一种石墨烯的制备方法，其特征在于所述的石墨烯的制备方法包括以下步骤：
取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗；
通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上；
将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，然后烘干；
将管式炉温度设定为850℃-950℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气；
温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
将管式炉温度降低至室温；
从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于所述的石墨烯的制备方法包括以下步骤：
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却20-30min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在60℃-70℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为850℃-950℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为200-300sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为50-60℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于所述的石墨烯的制备方法包括以下步骤：
（1）取二氧化硅片，分别用丙酮、乙醇进行进行超声清洗，超声功率为200w；
（2）通过磁控溅射的方式将铜镍合金溅射在二氧化硅片上，磁控溅射后冷却30min；
（3）将溅射上铜镍合金的二氧化硅片用丙酮和乙醇溶液再次超声清洗，超声功率为300w，超声时间为5min，然后将其在65℃下烘干；
（4）将管式炉温度设定为900℃，将步骤（3）烘干后的衬底放入管式炉中，通氩气，氩气流速为300sccm；
（5）温度稳定后，向管式炉中注射乙炔；
（6）将管式炉温度降低至室温，降温速率为50℃/min；
（7）从管式炉中取出样品，超声清洗后制备得到石墨烯。
4.根据权利要求2所述的一种石墨烯的制备方法，其特征在于通入的氩气的纯度在99.9%以上。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯的制备方法制备得到的石墨烯。
6.根据权利要求5所述的石墨烯在制备电池中的应用。
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Publications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104261389A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116206948A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-06-02 | 湖北九峰山实验室 | 一种在衬底上外延石墨烯的方法及制备的石墨烯外延片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219250A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-24 | 上海大学 | 石墨烯散热片的制备方法 |
| CN103224231A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-31 | 北京大学 | 一种石墨烯薄膜的转移方法 |
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| CN103219250A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-24 | 上海大学 | 石墨烯散热片的制备方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116206948A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-06-02 | 湖北九峰山实验室 | 一种在衬底上外延石墨烯的方法及制备的石墨烯外延片 |
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