[發(fā)明專利]非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310518327.3
• 申請(qǐng)日: 2013-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103526182A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑橋梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鮑橋梁
• 主分類號(hào): C23C16/44
• 分類號(hào): C23C16/44;C23C16/26
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 劉懿

1.一種非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）清洗具有一定表面形貌特征的非金屬襯底的表面；

步驟2）在所述非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯膜，主要包括以下步驟：

201）將所述的清洗干凈的非金屬襯底放入管式CVD系統(tǒng)中的高溫區(qū)部分；

202）將爐溫在15-30分鐘內(nèi)升高到600-1000℃之間，并該過(guò)程中通入空氣，并在爐溫達(dá)到所設(shè)定600-1000℃溫度之間后維持20-60分鐘，隨后緩慢降低爐溫，使其達(dá)到室溫；

203）將爐內(nèi)空氣排除干凈；

204）在以氫氣和高純氬氣為載氣的情況下，于40-120分鐘的時(shí)間內(nèi)將爐溫升高到1050-1500℃之間，并將所述非金屬襯底在該溫度下保持10-30分鐘；

205）通入含碳、氮源的氣體進(jìn)行氮摻雜石墨烯的生長(zhǎng)，并在1050-1500℃溫度下維持30-300分鐘；

206）停止加熱，將爐溫緩慢降低到室溫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于,步驟1的具體方法如下:將所述非金屬襯底置于硫酸/雙氧水（70/30）溶液中進(jìn)行蒸煮一段時(shí)間；或者是，將所非金屬襯底首先利用洗潔精反復(fù)搓洗，隨后分別依次放入溶有洗潔精的自來(lái)水，自來(lái)水，二次水，乙醇溶液及丙酮溶液中超聲處理一段時(shí)間，然后從丙酮溶液中取出烘干；或者是，上述兩種方法并用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于,步驟203的具體方法如下:用真空泵將所述管式CVD系統(tǒng)中的壓強(qiáng)控制在10mTorr以下的低壓狀態(tài)，然后充入高純氬氣至常壓，隨后再用真空泵將其壓強(qiáng)降低到10mTorr以下，如此反復(fù)若干次，以便將管內(nèi)的空氣盡可能處理干凈；或者是，直接向所述管式CVD系統(tǒng)中通入500sccm的高純氬氣30分鐘以便盡可能將爐內(nèi)空氣排除干凈；或者是，上述兩種方法并用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于,步驟204中的將爐溫升高到1100-1300℃之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于,步驟205中所述含碳、氮源的氣體為甲烷及氨氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于,所述甲烷的通入流量為1-30sccm；所述氨氣的通入流量為10-50sccm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于：所述非金屬襯底為平面結(jié)構(gòu)、曲面結(jié)構(gòu)或三維立體結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于：所述非金屬襯底為凹面或凸面鏡結(jié)構(gòu)、光柵結(jié)構(gòu)、光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、光子晶體結(jié)構(gòu)或漁網(wǎng)狀人工超材料結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或7或8所述的非金屬襯底表面制備氮摻雜石墨烯的方法，其特征在于：所述非金屬襯底為硅基底、二氧化硅基底、氮化硅基底或藍(lán)寶石基底。