[發明專利]石墨烯、石墨烯制備方法及應用

有效

• 申請號: 201110361135.7
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN103101907A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 周明杰;袁新生;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，尤其涉及一種石墨烯、石墨烯制備方法及應用。

背景技術

石墨烯是2004年英國曼徹斯特大學的安德烈·K·海姆(Andre?K.Geim)等發現的一種二維碳原子晶體，為單層或多層的極薄的碳材料。由于其獨特的結構和光電性質使其成為碳材料、納米技術、凝聚態物理和功能材料等領域的研究熱點。目前制備石墨烯的方法主要有石墨剝裂、化學氧化還原法、超聲剝離法等。然而這些方法制備出的石墨烯的形狀基本上都是不規則的，且層數無法控制。通過化學氣相沉積方法所制備石墨烯方法存在催化劑不均勻，所制備的石墨烯比表面積小，制備溫度高的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種石墨烯制備方法，解決現有技術中石墨烯制備方法制備溫度高、所制備的石墨烯比表面積小的技術問題；及所制備的石墨烯及應用。

本發明是這樣實現的，

一種石墨烯制備方法，包括如下步驟：

將起催化作用的襯底放入反應室中，抽真空；

將襯底的溫度調整至400℃～500℃，通入惰性的氣體，保持1分鐘～60分鐘，使反應室中保持無氧氣氛；

通過射頻輝光放電，激發反應室內的氣體產生等離子體；

向反應室內通入10sccm～200sccm的有機氣體，同時使該惰性的氣體的通入速度按10sccm/分鐘～50sccm/分鐘變化，反應1～300分鐘，得到石墨烯。

以及，

一種石墨烯，該石墨烯采用如下步驟制得：

將襯底放入反應室中，抽真空；

將襯底的溫度調整至400℃～500℃，通入惰性的氣體，保持1分鐘～60分鐘，使反應室中保持無氧氣氛；

通過射頻輝光放電，激發反應室內的氣體產生等離子體；

向反應室內通入10sccm～200sccm的有機氣體，同時使該惰性的氣體的通入速度按10sccm/分鐘～50sccm/分鐘變化，反應1～300分鐘，得到石墨烯。

本發明進一步提供上述石墨烯在效應晶體管、電極材料、液晶顯示材料或傳感器中的應用。

本發明石墨烯制備方法，通過等離子體使制備石墨烯的反應溫度大大降低；通過制備石墨烯步驟中改變惰性的氣體的通入速度，使得所制備的石墨烯比表面積大大提升。本發明石墨烯，具有較大的比表皺褶和空洞，具有較大的表面積。

附圖說明

圖1是本發明實施例石墨烯制備方法流程圖；

圖2是本發明實施例所制備的石墨烯SEM圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

請參閱圖1，圖1顯示本發明實施例石墨烯制備方法流程圖，包括如下步驟：

步驟S01，將反應室抽真空：

將起催化作用的襯底放入反應室中，抽真空；

步驟S02，向反應室通入惰性的氣體：

將襯底溫度調整至400℃～500℃，通入惰性的氣體，保持1分鐘～60分鐘，使反應室中保持無氧氣氛；

步驟S03，制備等離子體：

通過射頻輝光放電，激發反應室內的氣體，產生等離子體；

步驟S04，制備石墨烯

通入10sccm～200sccm的有機氣體，使所述惰性的氣體的通入速度按10sccm/分鐘～50sccm/分鐘變化，反應1～300分鐘，得到石墨烯。

本發明實施例石墨烯制備方法所使用的設備為化學氣相沉積裝置，該化學氣相沉積裝置內設置有射頻匹配器，具體沒有限制。該襯底沒有限制，例如，銅箔、鐵箔或鎳箔等。

具體地，步驟S01中，將襯底放入化學氣相沉積裝置的反應室中，依次通過機械泵、羅茨泵及分子泵抽真空，逐級將反應室的真空度降低至10^-3Pa以下，維持該真空度1～30分鐘。該襯底既是石墨烯生長的支撐材料，還是石墨烯制備的催化劑，無需額外制備催化劑，簡化生長工藝，且反應完成后石墨烯表面不會帶上金屬顆粒，無需進行后續提純。通過抽真空，使反應室處于無氧及氣體稀薄的狀態，一來利于石墨烯的生長，二來利于等離子體的產生。

具體地，步驟S02中，關閉分子泵并加熱，將襯底溫度調整至400℃～500℃，溫度達到后，向反應室中氣流量為10sccm～200sccm的惰性的氣體；該惰性的氣體沒有限制，例如，氮氣、氦氣、氬氣、氫氣等，保持1分鐘～60分鐘，，使反應室中保持無氧氣氛。