CN105551909B - 场发射阴极及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种场发射阴极及其制备方法和应用。本发明场发射阴极包括导电基板和依次形成于所述导电基板表面的石墨烯层和二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层。本发明场发射阴极制备方法包括在导电基板表面形成石墨烯层的步骤和在石墨烯层表面电泳形成二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层的步骤。本发明场发射阴极的开启电场低，发射电流大；发射电流的稳定性高。其制备方法保证了场发射阴极的性能稳定，降低了其生产成本。

Description

场发射阴极及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于场发射技术领域，具体的说是涉及一种场发射阴极及其制备方法和应用。
背景技术
电子发射源是微波管、X射线管、电子推进及电荷控制器件等真空电子器件的核心部件，在通讯、空间技术、安全检测、医疗成像等领域有重要应用。场致电子发射原理是通过外部强电场来压抑发射表面势垒，使势垒的高度降低，宽度变窄，使得物体内部自由电子通过隧道效应进入真空。场发射阴极不需外加能量，能够实现瞬时启动，理论上可以达到很高的电流密度，是一种很具发展潜力的阴极。
用场发射阴极作为电子源的真空电子器件，既可以实现抗辐射、耐高温、高速度、高频率和大功率，同时又能.典有小体积、高效率、集成化和低成本，是性能十分理想的新型电子器件。
场发射阵列阴极自从发明以来，尝试了很多材料。随着碳纳米管和二维纳米材料如石墨烯的面世迅速成为场发射材料的研究热点。其中，二维材料具有巨大的尺寸厚度比和丰富发达的边缘结构，可以作为极其高效的电子发射地址，再加上其优异的导电特性和热传导特性，以及非常稳定的机械化学性能，是一种理想的场发射纳米材料。相比于热阴极，场发射阴极具有室温工作、快速响应、低功耗、可微型化等优势，应用于真空电子器件可以优化结构，获得优异的功率和频率特性。
具体地，作为场发射阴极材料，石墨烯所具有的独特二维结构，使其具有极为优良的场发射稳定性。石墨烯在场发射过程中，场电子在其表面均匀分布，可大幅降低场发射点被焦耳热所烧毁的可能性，从而提升了其场发射稳定性。
传统的石墨烯制备的方法如化学气相沉积法(需催化剂)、电泳法(如CN104217907 A)、机械剥离法、外延法、氧化石墨法等所获得的石墨烯往往以平铺的形式分布在基底上，致使所制备的场发射阴极难以有大的场增强因子(一般小于200)。
直立石墨烯(垂直于基底分布)与平躺石墨烯相比，能达到较大的场增强因子(可达500以上)，这就可以在很大程度上降低其作为场发射阴极时的开启和闽值场。但是现有的有关直立石墨烯的制备方法几乎都采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法，通过调节等离子体的功率、碳源气的浓度、基底温度、工作气压等实验参数就可以有效控制直立石墨烯的形貌。但是，这些直立石墨烯的厚度往往在10层以上且表面平整，以其作为场发射阴极材料的开启场一般在4V/μm以上，与碳纳米管的性能优异的场发射阴极材料相比依然有较大差距(碳纳米管的开启场一般在1-2V/μm)。
经前期的研究表明，石墨烯的场发射主要集中在石墨烯的边缘位置，因此，为了提高石墨烯薄膜的大电流发射能力。在国内专利CN 104134594 A中制备多孔石墨烯薄膜以提高墨烯薄膜的边缘比例进而提高其大电流发射能力。在国内专利CN 104616944 A中采用表面平整的单晶硅片或金属片或以表面具有纳米结构的碳纳米管阵列或硅纳米线阵列作为基底，利用射频溅射技术在基底上无催化生长富褶皱超薄直立石墨烯，该专利也是通过增加石墨烯表面的缺陷和褶皱来提高石墨烯的场发射。
但是在实际应用中，上述提高石墨烯薄膜的大电流发射能力方法依然存在发射电流小，且电流在长期的发射过程中迅速衰减导致其发射稳定性较差等问题，还无法满足高性能器件应用的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种场发射阴极及其制备方法和应用，以克服现有二维材料场发射阴极存在的发射电流小，发射稳定性较差，使其应用受到限制的技术问题。
为了实现上述发明目的，作为本发明的一方面，提供了一种场发射阴极。所述场发射阴极，包括导电基板和形成于所述导电基板表面的石墨烯层以及形成于所述石墨烯层外表面的二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层。
作为本发明的另一方面，提供了一种场发射阴极的制备方法，包括如下步骤：
在导电基板表面生长石墨烯层；
将二硫化钼和/或二硫化钨纳米片和电荷添加剂分散于有机溶剂中，形成电泳溶液，将所述导电基板作为负极，在外加电场的作用下，使得二硫化钼和/或二硫化钨纳米片电泳沉积在所述导电基板表面形成二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层。
作为本发明的又一方面，本发明还提供了本发明场发射阴极的应用范围，其能够在微波器件、摄像和显示器件、传感器件、质谱分析用场离子源、真空场效应晶体管及真空集成电路、新型发光光源、真空高压开关、X射线管、太赫兹器件中的应用。
与现有技术相比，本发明场发射阴极通过设置石墨烯层和二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层之间的增效作用，产生了如下技术效果：
(1)二硫化钼或二硫化钨纳米片与石墨烯都具有六方晶体结构，他们之间发生强烈的相互作用，形成稳定复合纳米结构。这种纳米结构改变了二硫化钼或二硫化钨纳米片的电子结构，显著降低其功函数，明显降低了场发射体的开启电场；
(2)石墨烯具有优异的导电性能，可以显著降低二硫化钼或二硫化钨纳米片和基底之间的接触电阻，提高发射电流；
(3)石墨烯极好的热导特性能够快速地释放二硫化钼或二硫化钨纳米片场发射过程中产生的热量，防止其结构迅速破坏，提高了发射电流的稳定性。
本发明场发射阴极制备方法采用电泳法将二硫化钼和/或二硫化钨纳米片沉积于石墨烯层表面，使得两层结构发挥增效作用，使得制备的场发射阴极具有低的场发射体开启电场，高发射电流和良好的发射电流的稳定性。另一方面，本发明方法工艺简单易操作，保证了场发射阴极的性能稳定，降低了其生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例场发射阴极结构示意图；
图2为本发明实施例场发射阴极制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种发射电流相对较大，发射稳定性好的场发射阴极。所述场发射阴极的结构如图1所示，其包括导电基板1、形成于所述导电基板1表面的石墨烯层2和形成于所述石墨烯层2外表面的二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3。
其中，上述导电基板1可以是但不仅仅是铜、铬、钨、钼等金属基板，或者是镀覆有但不仅仅为铜、铬、钨、钼等金属导电涂层的绝缘基板。绝缘基板可以是但不仅仅为硅片。金属涂层可以采用磁控溅射、电子束蒸发，气相沉积法或化学镀法中的至少一种进行镀覆。
上述石墨烯层2在本发明实施例中作为过渡层，为本发明实施例场发射阴极提供更好导电导热作用。形成于所述导电基板1表面的方法可以是采用本领域常规的气相沉积、电泳沉积法或者直接浸渍等方式形成。但是应当理解的是，不管是如何形成于导电基板1表面，应当是形成的石墨烯层2与导电基板1结合牢固，且石墨烯尽可能的具有多的表面缺陷或/和高的边缘比例。
因此，在一实施例中，石墨烯层2是按照下文石墨烯生长方法形成。在另一实施例中，所述石墨烯层的厚度为1-10nm。
通过对上述石墨烯层2的生长方式和厚度等进行控制，能够提供石墨烯层2与导电基板1之间的结合强度。
上述二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3的设置，其结合在上述石墨烯层2的表面，起到发射源的作用。由于二硫化钼或二硫化钨纳米片与石墨烯都具有六方晶体结构，他们之间发生强烈的相互作用，形成稳定复合纳米结构。这种纳米结构改变了二硫化钼或二硫化钨纳米片的电子结构，显著降低其功函数，明显降低了本发明实施例场发射体的开启电场。其中石墨烯具有优异的导电性能，可以显著降低二硫化钼或二硫化钨纳米片和基底之间的接触电阻，提高发射电流；石墨烯还有极好的热导特性能够快速地释放二硫化钼或二硫化钨纳米片场发射过程中产生的热量，防止其结构迅速破坏，提高了本发明实施例发射电流的稳定性。
因此，在一实施例中，控制上述二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3的厚度为1-10μm。在另一实施例中，所述二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3中的二硫化钼和/或二硫化钨纳米片材料的厚度为1-10nm，横向尺寸为1-10μm。通过对二硫化钼和/或二硫化钨纳米片材料以及上述二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3厚度的控制和优化，进一步发挥二硫化钼和/或二硫化钨纳米片对石墨烯层2的改性修饰作用，提高本发明实施例场发射阴极的场发射性能。
由上述可知，本发明实施例场发射阴极设置的二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层与石墨烯层之间具有增效作用，明显降低了本发明实施例场发射体的开启电场，显著降低二硫化钼或二硫化钨纳米片和基底之间的接触电阻，提高发射电流；够快速地释放二硫化钼或二硫化钨纳米片场发射过程中产生的热量，防止其结构迅速破坏，提高了本发明实施例发射电流的稳定性。
另一方面，在上文所述的本发明实施例场发射阴极的基础上，本发明实施例还提供了本发明实施例场发射阴极的一种制备方法。本发明实施例场发射阴极的制备方法如图2所以示，同时参见图1，其制备方法包括如下步骤：
S01.在导电基板1表面形成石墨烯层2；
S02.在石墨烯层2表面电泳沉积二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3：
将二硫化钼和/或二硫化钨纳米片和电荷添加剂分散于有机溶剂中，形成电泳溶液，将所述导电基板作为负极，在外加电场的作用下，使得二硫化钼和/或二硫化钨纳米片电泳沉积在所述导电基板表面形成二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层。
具体地，上述S01步骤中，导电衬底1的结构、材料及规格等如上文所述的本发明实施例场发射阴极中的导电衬底1，为了篇幅，在此不再赘述。
在一实施例中，在导电衬底1表面形成石墨烯层2之前，优选的还包括对导电衬底1表面进行清洗的预处理，以除去粘附在导电衬底1表面的杂质或者氧化物等，以保证石墨烯层2具有优异的尺寸和形貌，并能有效增强石墨烯层2与导电衬底1之间的结合强度。在具体实施例中，对导电衬底1表面进行清洗的预处理可以是本领域常规的预处理手段。
在一实施例中，在导电基板1表面形成石墨烯层2的方法为如下化学气相沉积法：
将涂覆催化剂金属的导电基板置于惰性保护气氛的密闭环境中，将所述导电基板及所述密闭环境的温度升温至900-1000℃后，向所述密闭环境中通入有机碳氢化合物气体和氢气的混合气体，使得有机碳氢化合物气体在所述催化剂金属的催化下发生裂解反应并于所述导电基板表面生长石墨烯。
其中，密闭环境的可以是CVD炉内所提供的密闭环境。惰性保护气氛是指在裂解反应中不参与反应的惰性的气体，如氩气等。
在一实施例中上述化学气相沉积法中的所述催化剂金属选用是Ni、Co、Fe中的至少一种。在具体实施例中，催化剂金属可以采用磁控溅射、电子束蒸发或者气相沉积法的任一种方法形成于导电基板1表面，形成的催化剂金属层厚度可以是但不仅仅是100-200nm。
在另一实施例中，所述氢气与所述有机碳氢化合物气体流量比为5-10，所述裂解反应气压为10-50torr，所述石墨烯生长时间为5-30min。
在另一实施例中，所述有机碳氢化合物为甲烷、乙烯、乙炔中的至少一种。
通过对上述化学气相沉积法条件的控制和调节，实现对负极表面生长的石墨烯的尺寸和形貌的控制和优化，提高生长的石墨烯表面缺陷或/和提高其边缘比例，提供最终场发射阴极的场发射性能。
上述步骤S02中，电泳沉积应当理解的是以表面生长有石墨烯层2的导电基板1为负电极，另设一正电极，并将负电极和正电极置于电泳溶液中，提供外加直流电而产生外加电场。而且还应当理解的是，石墨烯层2表面与正电极相对放置，以保证二硫化钼和/或二硫化钨纳米片能够直接沉积在石墨烯层2外表面上。
电荷添加剂与二硫化钼和/或二硫化钨纳米片一起分散于有机溶剂中，能够使得二硫化钼和/或二硫化钨纳米片带正电荷，这样，当外加电场后，带正电荷二硫化钼和/或二硫化钨纳米片会向阴极导电基板的石墨烯层2移动并沉积在其表面从而形成二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层3。
在一实施例中，电泳沉积的电压为80-200V，电泳时间为1-10min，所述阴极与阳极的间距为0.5-5cm，优选为0.5-1cm。
在另一实施例中，所述电荷添加剂的添加量是二硫化钼和/或二硫化钨纳米片总重量的20％-50％。。
在一实施例中，所述分散液中的二硫化钼或二硫化钨纳米片的浓度为0.1-0.5mg/ml。该浓度范围能够有效使得二硫化钼或二硫化钨纳米片均匀分散。
在另一实施例中，所述有机溶剂优选但不仅仅为乙醇、异丙醇、丙酮或它们的混合溶液中的一种。
在另一实施例中，所述二硫化钼和/或二硫化钨纳米片材料的厚度为1-10nm，横向尺寸为1-10μm。在具体实施例中，该二硫化钼/二硫化钨纳米片可以通过机械剥离二硫化钼/二硫化钨晶体的方法获得，可以是单层或多层。
该步骤S02中，待电泳完毕后，将导电基板1取出进行干燥处理除去残留的有机溶剂，获得复合结构的场发射体。在具体实施例中，干燥处理是在100℃真空干燥1h。
通过对上述步骤S02中的二硫化钼和/或二硫化钨纳米片材料尺寸、电泳溶液的浓度和对电泳工艺条件控制和优化，使得二硫化钼和/或二硫化钨纳米片能够有效结合石墨烯层2中的石墨烯表面，从而使得二硫化钼、二硫化钨纳米片与石墨烯之间有效发生如上文的协效作用：
二硫化钼或二硫化钨纳米片与石墨烯形成稳定复合纳米结构，改变二硫化钼或二硫化钨纳米片的电子结构，显著降低其功函数，明显降低了本发明实施例场发射体的开启电场。石墨烯具有优异的导电性能，可以显著降低二硫化钼或二硫化钨纳米片和基底之间的接触电阻，提高发射电流；石墨烯还有极好的热导特性能够快速地释放二硫化钼或二硫化钨纳米片场发射过程中产生的热量，防止其结构迅速破坏，提高了本发明实施例发射电流的稳定性。
因此，本发明实施例场发射阴极制备方法采用电泳法将二硫化钼和/或二硫化钨纳米片沉积于石墨烯层表面，使得两层结构发挥增效作用，使得制备的场发射阴极具有低的场发射体开启电场，高发射电流和良好的发射电流的稳定性。而且本发明方法工艺简单易操作，保证了场发射阴极的性能稳定，降低了其生产成本。
正是由于本发明实施例场发射阴极具有上述优异和稳定的场发射性能，使其能够有效被用于微波器件，摄像和显示器件，传感器件，质谱分析用场离子源，真空场效应晶体管及真空集成电路，新型发光光源，真空高压开关，X射线管，太赫兹器件等器件中。
以下通过具体实施例来举例说明上述场发射阴极及其制备方法等方面。
实施例1
本发明实施例提供了一种场发射阴极及其制备方法。其中，场发射阴极结构如图1所示，其包括依次层叠结合的导电衬底1/石墨烯层2/二硫化钼纳米片层3。其中，导电衬底1材料为铜片；石墨烯层2中的厚度为5nm；二硫化钼纳米片是单层，厚度为1nm，横向尺寸为5-10μm，且二硫化钼纳米片层3的厚度为3-5μm。
其制备方法如下：
S11.提供导电基板：铜片
S12.化学气相沉积(CVD)法生长石墨烯层：
将涂覆催化剂金属层的导电基板放入反应炉中，通入氩气(Ar)，加热基板至反应温度900℃，保温一段时间，然后通入甲烷和氢气(H2)的混合气体，生长石墨烯纳米片5min，反应结束后，在氩气保护下，冷却至室温；其中，甲烷和氢气(H2)的流速比1:8，反应气压可以是10torr。
S13.电泳沉积方法制备二硫化钼纳米片层3：
S131.采用超声方法将二硫化钼纳米片分散于乙醇有机溶剂中，得到均匀稳定的浓度为0.25mg/ml的二硫化钼纳米片溶液；往溶液中加入Mg(NO3)2电荷添加剂，使二硫化钼纳米片带上正电荷，得到电泳溶液；其中，电荷添加剂添加量为50％(以二硫化钼纳米片重量计)；
S132.以上述生长石墨烯层的导电基板作为电泳沉积的阴极，另一导电基板作为阳极，放入二硫化钼纳米片电泳溶液，在直流电压的作用下，二硫化钼纳米片向阴极方向移动，有序沉积在石墨烯层的上表面，形成均匀的二硫化钼纳米片层，最后于100℃真空干燥1h，除去残留的有机溶剂，获得复合结构的场发射体；其中，电泳沉积所用电压是140V，电泳时间为5min，阴极和阳极的间距为1cm。
实施例2
本发明实施例提供了一种场发射阴极及其制备方法。其中，场发射阴极结构如图1所示，其包括依次层叠结合的导电衬底1/石墨烯层2/二硫化钼纳米片层3。其中，导电衬底1材料为n型掺杂硅片；石墨烯层2中的厚度为10nm；二硫化钼纳米片是多层，厚度为2-4nm，横向尺寸为1-2μm，且二硫化钼纳米片层3的厚度为8-10μm。
其制备方法如下：
S21.提供导电基板：n型掺杂硅片
S22.化学气相沉积(CVD)法生长石墨烯层：
将涂覆催化剂金属层的导电基板放入反应炉中，通入氩气(Ar)，加热基板至反应温度900℃，保温一段时间，然后通入甲烷和氢气(H2)的混合气体，生长石墨烯纳米片20min，反应结束后，在氩气保护下，冷却至室温；其中，甲烷和氢气(H2)的流速比1:5，反应气压可以是30torr。
S23.电泳沉积方法制备二硫化钼纳米片层3：
S231.采用超声方法将二硫化钼纳米片分散于异丙醇有机溶剂中，得到均匀稳定的浓度为0.5mg/ml的二硫化钼纳米片溶液；往溶液中加入Mg(NO3)2电荷添加剂，使二硫化钼纳米片带上正电荷，得到电泳溶液；其中，电荷添加剂添加量为40％(以二硫化钼纳米片重量计)；
S232.以上述生长石墨烯层的导电基板作为电泳沉积的阴极，另一导电基板作为阳极，放入二硫化钼纳米片电泳溶液，在直流电压的作用下，二硫化钼纳米片向阴极方向移动，有序沉积在石墨烯层的上表面，形成均匀的二硫化钼纳米片层，最后于100℃真空干燥1h，除去残留的有机溶剂，获得复合结构的场发射体；其中，电泳沉积所用电压是200V，电泳时间为10min，阴极和阳极的间距为1cm。
实施例3
本发明实施例提供了一种场发射阴极及其制备方法。其中，场发射阴极结构如图1所示，其包括依次层叠结合的导电衬底1/石墨烯层2/二硫化钨纳米片层3。其中，导电衬底1材料为铜片；石墨烯层2中的厚度为1nm；二硫化钨纳米片是多层，厚度为8-10nm，横向尺寸为5-10μm，且二硫化钨纳米片层3的厚度为1-2μm。
其制备方法如下：
S31.提供导电基板：不锈钢片
S32.化学气相沉积(CVD)法生长石墨烯层：
将涂覆催化剂金属层的导电基板放入反应炉中，通入氩气(Ar)，加热基板至反应温度900℃，保温一段时间，然后通入甲烷和氢气(H2)的混合气体，生长石墨烯纳米片5min，反应结束后，在氩气保护下，冷却至室温；其中，甲烷和氢气(H2)的流速比1:10，反应气压可以是10torr。
S33.电泳沉积方法制备二硫化钨纳米片层3：
S331.采用超声方法将二硫化钨纳米片分散于乙醇有机溶剂中，得到均匀稳定的浓度为0.1mg/ml的二硫化钨纳米片溶液；往溶液中加入MgCl2电荷添加剂，使二硫化钨纳米片带上正电荷，得到电泳溶液；其中，电荷添加剂添加量为50％(以二硫化钨纳米片重量计)；
S332.以上述生长石墨烯层的导电基板作为电泳沉积的阴极，另一导电基板作为阳极，放入二硫化钨纳米片电泳溶液，在直流电压的作用下，二硫化钨纳米片向阴极方向移动，有序沉积在石墨烯层的上表面，形成均匀的二硫化钨纳米片层，最后于100℃真空干燥1h，除去残留的有机溶剂，获得复合结构的场发射体；其中，电泳沉积所用电压是80V，电泳时间为1min，阴极和阳极的间距为1cm。
对比实施例1
本对比实施例1提供了一种场发射阴极，其结构和各层材料均与实施例1中提供的场发射阴极相同，不同之处在于本对比实施例1提供的场发射阴极不含有石墨烯层结构。
场发射阴极相关性能测试
将上述实施例1至实施例3以及对比实施例1提供的场发射阴极分别进行如下场发射性能测试，测试结果如下述表1。
表1
由上述表1可知，上述实施例1-3中提供的场发射阴极开启电场和阈值电场明显优于对比实施例1，因此，说明了本发明实施例提供的场发射阴极设置二硫化钼和/或二硫化钨纳米片层与石墨烯层之间具有增效作用，明显降低了本发明实施例场发射体的开启电场，显著降低二硫化钼或二硫化钨纳米片和基底之间的接触电阻，提高发射电流；够快速地释放二硫化钼或二硫化钨纳米片场发射过程中产生的热量，防止其结构迅速破坏，提高了本发明实施例发射电流的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种场发射阴极的制备方法，包括如下步骤：
在导电基板表面生长石墨烯层；
将二硫化钼和二硫化钨纳米片和电荷添加剂分散于有机溶剂中，形成电泳溶液，将所述导电基板作为负极，在外加电场的作用下，使得二硫化钼和二硫化钨纳米片电泳沉积在所述导电基板表面形成二硫化钼和二硫化钨纳米片层；
所述电泳沉积的电压为80-200V，电泳时间为1-10min，所述阴极与阳极的间距为0.5-5cm；
所述电荷添加剂的添加量是二硫化钼和二硫化钨纳米片总重量的20％-50％；
生长所述石墨烯层的方法如下：
将涂覆催化剂金属的导电基板置于惰性保护气氛的密闭环境中，将所述导电基板及所述密闭环境的温度升温至900-1000℃后，向所述密闭环境中通入有机碳氢化合物气体和氢气的混合气体，使得有机碳氢化合物气体在所述催化剂金属的催化下发生裂解反应并于所述导电基板表面生长石墨烯；
所述氢气与所述有机碳氢化合物气体流量比为5-10，所述裂解反应气压为10–50torr，所述石墨烯生长时间为5-30min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二硫化钼和二硫化钨纳米片材料的厚度为1-10nm，横向尺寸为1-10μm；和/或
所述电荷添加剂为Mg(NO3)2、MgCl2、MgSO4、Al(NO3)3、AlCl3、NiCl2、Ni(NO3)2中的至少一种的可溶性金属无机盐。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述有机碳氢化合物为甲烷、乙烯、乙炔中的至少一种；和/或
所述催化剂金属为是Ni、Co、Fe中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二硫化钼和二硫化钨纳米片层的厚度为1-10μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯层的厚度为1-10nm。
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