[發(fā)明專利]一種碳化硅/石墨烯納米片狀復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910218601.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109999870B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宏;李梓燁;薛俊;安子博;袁密;鄭雨佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/224
• 分類號(hào): B01J27/224;B01J37/08;B01J37/06;B82Y30/00;B82Y40/00;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;姜展志

本發(fā)明涉及一種碳化硅/石墨烯納米片狀復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟：1)制備石墨烯納米片和一氧化硅粉末混合分散液，所述混合分散液中石墨烯與氧化硅的摩爾比為(2?1)：(1?2.5)；2)對(duì)所述混合分散液進(jìn)行干燥得到前驅(qū)體；3)將所述前驅(qū)體在真空度為0.03?0.1MPa，溫度為1000?1250℃條件下煅燒，得到碳化硅/石墨烯納米片粗產(chǎn)物；4)對(duì)所述粗產(chǎn)物進(jìn)行除硅處理得到碳化硅/石墨烯納米片。根據(jù)本發(fā)明的碳化硅/石墨烯納米片復(fù)合材料制備方法，工藝簡(jiǎn)單、成本較低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硅/石墨烯納米片狀復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

二維原子半導(dǎo)體材料一直備受關(guān)注，尤其是石墨烯，由于其具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，如高載流子遷移率，較高吸光率等，被廣泛應(yīng)用在電子器件、光電器件等領(lǐng)域。近年來(lái)，由于石墨烯合成技術(shù)、材料表征方法的快速進(jìn)步，及對(duì)高質(zhì)量半導(dǎo)體材料和設(shè)備越來(lái)越高的需求，研究人員已經(jīng)把目光從石墨烯材料本身，轉(zhuǎn)移到研究不同的二維半導(dǎo)體復(fù)合材料及異質(zhì)結(jié)構(gòu)。碳化硅(SiC)是第三代半導(dǎo)體的核心材料之一，具有很多優(yōu)異的性能，如高帶隙、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性、高電導(dǎo)性，又由于其獨(dú)特的光、電和優(yōu)異的機(jī)械性能，使得碳化硅納米材料在許多領(lǐng)域都有極為廣泛及潛在的應(yīng)用價(jià)值。因此，碳化硅/石墨烯納米片狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)合了眾所周知的半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)及石墨烯的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在光催化、光電器件等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價(jià)值，是一種很有前途的復(fù)合材料。一般的碳化硅/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)是通過(guò)SiC熱分解[Berger C,Song Z,Li T,et al.Ultrathin Epitaxial Graphite:2DElectronGas Properties and a Route toward Graphene-based Nanoelectronics[J].J.phys.chem,2004,108(52):19912-19916.]、化學(xué)氣相沉積(CVD)[Michon A,VeZian S,Ouerghi A,et al.Direct growth of few-layer graphene on 6H-SiC and 3C-SiC/Sivia propane chemical vapor deposition[J].Applied Physics Letters,2010,97(17):171909.]和分子束外延(MBE)[Razadocolambo I,Avila J,Chen C,et al.Probing theelectronic properties of graphene on C-face SiC down to single domains bynanoresolved photoelectron spectroscopies[J].Physical Review B,2015,92(3).]方法制備得到，這些方法因?yàn)樯L(zhǎng)溫度高、設(shè)備昂貴、操作成本高和安全性等問(wèn)題，僅適用于高價(jià)值應(yīng)用，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。基于此，有必要提供一種反應(yīng)溫度低、制備方法簡(jiǎn)單、成本低的碳化硅/石墨烯復(fù)合材料制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種碳化硅/石墨烯納米片狀復(fù)合材料制備方法，制備得到的碳化硅顆粒均勻分散于所述石墨烯表面，且工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明提供的具體解決方案包括如下步驟：

1)制備石墨烯(GNS)納米片和氧化硅(SiO)粉末混合分散液，所述混合分散液中石墨烯與一氧化硅摩爾比為(2-1)：(1-2.5)；

2)對(duì)所述混合分散液進(jìn)行干燥得到前驅(qū)體；

3)將所述前驅(qū)體在真空度為0.03-0.1MPa，溫度為1000-1250℃條件下煅燒，得到碳化硅/石墨烯納米片粗產(chǎn)物。

4)對(duì)所述粗產(chǎn)物進(jìn)行除硅處理得到碳化硅/石墨烯納米片。

該制備過(guò)程中涉及到的化學(xué)反應(yīng)為：

2C(s)+SiO(g)＝SiC(s)+CO(g) 公式(1)