石墨烯的制备设计方案毕业论文

1. 微机械剥离法氧等离子束先在高定向热解石墨表面，用光刻胶将其粘到玻璃衬底上进行焙烧，再用透明胶反复地从石墨上剥离出石墨薄片，放入丙酮溶液中超声振荡，再将单晶硅片放入丙酮溶剂中，，单层石墨烯会吸附在硅片上，从而成功地制备出单层的石墨烯。优点：该方法简单易行，不需要苛刻的实验条件，得到的石墨烯晶体结构较好，缺陷少，质量高。缺点：是石墨烯的生产效率极低，仅限于实验室的基础研究。2. 外延生长法以单晶6H-SiC 为原料，利用氢气刻蚀处理后，再在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物；热分解去除其中的Si，在单晶(0001)面上分解出石墨烯。优点：该方法制备的石墨烯电导率较高，适用于对电性能要求较高的电子器件。缺点：会产生难以控制的缺陷以及多晶畴结构，大面积制备困难。此外，制备条件苛刻、成本高。3. 石墨插层法以天然鳞片石墨为原料，用碱金属元素为插层剂，通过插层剂与石墨混合反应得到石墨层间化合物。将一个电子输入石墨晶格中，使得石墨晶体容易发生剥离分开。最后通过超声和离心处理得到石墨烯片。优点：制备方法相对简单，制备速度快，效率高缺点：难以得到单层，且加入的插层物质会破坏石墨烯的sp2 杂化结构，使得石墨烯的物理和化学性能受到影响。4. 溶液剥离法溶剂剥离法是将石墨分散于溶剂中，利用超声或高速剪切等作用将溶剂插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。优点：能得到优质石墨烯。缺点：是产率很低，不适合大规模生产和商业应用。5. 化学气相沉积法（CVD）石墨在较高温度条件下呈气态发生化学反应，退火生成石墨烯沉积在金属基体表面。优点：能够高质量大规模生成石墨烯。缺点：不适合制备大规模石墨烯宏观粉体。此外，通过化学腐蚀分离石墨烯与基底金属，需要消耗大量的酸，会对环境产生巨大的污染，成本高。6. 氧化还原法首先利用强氧化剂处理石墨，形成亲水性的含氧基团，；然后利用超声方法剥离氧化石墨，，使石墨氧化物片迅速剥离得到单层的氧化石墨烯；最后，在高温或者在还原性溶液中对氧化石墨烯进行还原反应，还原除去氧化石墨烯表面的含氧基团，恢复二维结构石墨烯。优点：氧化还原法可以大量、高效地制备出高质量的石墨烯，过程相对简单。

石墨烯的制备原理：首先，将石墨粉末氧化，变成“氧化石墨（GO）”粉，然后将其混入水溶液中，均匀涂在PET（polyethyleneterephthalate）等薄膜基板上注。石墨烯的制备方法如下：1、 氧化石墨烯化学气相沉积法中国科学院物理研究所硕士生蔡伟伟在萨斯大学奥斯丁分校罗德尼教授和陈东敏研究员的指导下，开发出一套化学气相沉积仪（CVD），他们用这套沉积仪首次制备出高品质13C同位素合成石墨。该方法能够有效减少石墨烯岛的数量，显著加快石墨烯的生长速度和提高石墨烯的质量。化学气相沉积法将对石墨烯的应用研究起到极大地推动作用，美国的哥伦比亚大学教授菲利普金就曾表示气相沉积法是制备大尺寸、高质量石墨烯最省钱的方法之一，这对于量化生产石墨烯具有相当重大的意义。2、 取向附生法氧化石墨烯取向附生法的工作原理是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯。其生成步骤是：先让碳原子在1150℃下渗入钌，经冷却到850℃后，大量碳原子就浮出表面，最终长成第一层石墨烯。当第一层覆盖80%后，第二层随之生长。利用这种方法制备石墨烯不仅需要稀有金属钌，而且得出的石墨烯薄片厚度不匀，效果往往达不到预期的效果。3、微机械分离此方法是获得石墨烯最普通的方法，可以直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004 年，英国的KostyaNovoselov 就是用机械分离法首次制备出单层石墨烯，用此方法制备出的石墨烯可以在外界环境下稳定存在。这种方法的优点是过程简单，氧化石墨烯缺点是不易控制产物的尺寸，难以获得所需要的石墨烯。