[發(fā)明專利]一種非平面圖形石墨烯的制備方法

無效

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• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102730670A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 施智祥;白靜
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 夏雪

技術領域

本發(fā)明涉及一種石墨烯的制備方法，特別涉及一種非平面圖形石墨烯的制備方法。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子緊密堆積構成的二維蜂窩狀晶體，具有非同尋常的優(yōu)良特性。它在力學、熱學、電學、光學等方面的優(yōu)異性能，使之成為近年來化學、材料科學以及凝聚態(tài)物理學領域的一顆明星。

石墨烯現在已經可以應用于多種類型器件的制備，而對于微納米電子器件的制備則需要對石墨烯進行圖形化，目前報道的石墨烯圖形化都是局限于平面二維的石墨烯圖形，例如，對大面積轉移后的石墨烯進行光刻、離子刻蝕得到高精度的石墨烯；或者直接生長圖形化的石墨烯再進行轉移等等，這些方法在技術工藝上難度都很大，而且過程中容易對樣品薄膜造成污損傷亦或最后得到的圖形化不怎么完美。而三維石墨烯的制備方面，大多是用氧化石墨制備氧化石墨烯再將其進行還原的水熱還原的方法，得到的三維石墨烯體層數較多且內部結構很雜亂。而在實際應用中，有些電極、電容器等通信器件、波導器件以及等離子器件領域對具體形貌的精度頗有要求。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：針對上述現有技術存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種簡易而又實用的非平面圖形石墨烯的制備方法。

技術方案：為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種非平面圖形石墨烯的制備方法，包括如下步驟：

(1)提供非平面圖形化的襯底；

(2)將所述非平面圖形化的襯底置于無氧的反應器中，采用化學氣相沉積法制備非平面圖形石墨烯。

進一步地，所述化學氣相沉積法制備非平面圖形石墨烯所需的原料為甲烷和氫氣。優(yōu)選的，所述甲烷和氫氣的氣流量比例為60∶20至60∶60。更優(yōu)選的，所述甲烷和氫氣的氣流量比例為60∶40。

所述襯底的形狀可為錐形、圓柱、球體或多面體等等。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中的氣壓環(huán)境為133.32Pa(1torr)。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中的生長溫度為1000℃。

有益效果：本發(fā)明所提供的石墨烯根據其特有的外形有其特有的性質，例如其表面積比二維的近平面的單層石墨烯更高，在各大器件中不同的形狀所起的功能作用各不相同。具體優(yōu)點如下：本發(fā)明無需對石墨烯進行后續(xù)的刻蝕等工藝，得到的石墨烯無污染無損傷；本發(fā)明成本較低、操作簡單易行，適合做大量的生產；本發(fā)明制備的石墨烯形狀在各大器件類型中有實際的應用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制得的石墨烯的拉曼圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

實施例1：制備錐形石墨烯

第一步，制備高3厘米、底面直徑2厘米的錐形鍍銅襯底；

第二步，清洗上述襯底：

將襯底依次在丙酮、乙醇溶液中分別超聲清洗20分鐘后用氬氣吹干；

第三步，生長石墨烯：

將清洗干凈的襯底放入管式爐中，先抽真空至2.666Pa以下，接著在氫氣的環(huán)境下升溫至1000℃，維持5分鐘后通入甲烷和氫氣，二者在氣流量比是60∶40、氣壓為133.32Pa(、溫度為1000℃的條件下生長10分鐘，隨后關閉甲烷只在氫氣的環(huán)境下冷卻降溫到室溫，從而制得所需的石墨烯。

實施例2：制備圓柱形石墨烯

第一步，制備高3厘米、底面直徑1厘米的圓柱形鍍銅襯底；

第二步，同實例1；

第三步，生長石墨烯：

將清洗干凈的襯底放入管式爐中，先抽真空至2.666Pa以下，接著在氫氣的環(huán)境下升溫至1000℃，維持5分鐘后通入甲烷和氫氣，二者在氣流量比是60∶20、氣壓為133.32Pa(、溫度為1000℃的條件下生長10分鐘，隨后關閉甲烷只在氫氣的環(huán)境下冷卻降溫到室溫，從而制得所需的石墨烯。

實施例3：制備空心半球石墨烯

第一步，制備直徑為3厘米的空心半球的鍍銅襯底；

第二步，同實例1；

第三步，生長石墨烯：

將清洗干凈的襯底放入管式爐中，先抽真空至2.666Pa以下，接著在氫氣的環(huán)境下升溫至1000℃，維持5分鐘后通入甲烷和氫氣，二者在氣流量比是60∶60、氣壓為133.32Pa(、溫度為1000℃的條件下生長10分鐘，隨后關閉甲烷只在氫氣的環(huán)境下冷卻降溫到室溫，從而制得所需的石墨烯。

實施例4：制備拱形圓柱形石墨烯