石墨烯的制備方法

中國粉體網6月15日訊  目前 ,以石墨為原料制石墨烯的方法主要有微機械剝離法 、碳化硅熱解外延生K法 、化學氧化還原法 、化學氣相沉積法等 。

    微機械力刺離法
    以1毫米厚的高取向高溫熱解石墨為原料 ,在石墨片上用干法氧等離子體刻蝕出一個5微米深的平臺，平臺表面涂有一層2微米的新鮮光刻膠,焙固后,平臺面附著在光刻膠層上。用透明光刻膠可重復地從石墨平臺上剝離出石墨薄片。丙酮將光刻膠溶解,光刻膠中較薄的石墨薄片分散在丙酮中。將硅片浸泡在此丙酮中,再用大量的水和丙醇沖洗 ,石墨薄片就附著在硅片 上 ,然后將硅片在丙醇中進行超聲處理 ,可除去較厚的石 墨薄片,牢同地保留在二氧化硅表面上的都是厚度小于10納米的石墨薄片 。

    碳化硅熱解外延生長法
    表面已經過氧化或氫氣刻蝕后的碳化硅在超高真空的條件下,通 過電子轟擊加熱到1000攝氏度 ,可以去除表面的氧化物。巧氧化物完全去  ,將樣品升溫至1250~1450攝氏度，并在恒溫屮保持1 ~2 0分鐘,即可得到石墨烯薄 ,薄片的厚度由溫度決定。采用碳化硅 熱解外延生長法生產的石墨烯薄片往往厚度不均勻 ,且石墨烯和基質之間的黏合會影響碳層的特性。

    氧化石墨還原法
該方法首先利用氧化反應將石墨氧化為氧化石墨 ,通過在石墨層與層之間的碳原子上引入含氧官能團增大層間距 ,進而削弱層間的相互作用。常見的氧化法有布羅 迪( Brodie ) 法 、 施陶登邁爾(Staudenmaier ) 法及赫默斯(Hummers)法 ,這些方法均是先用強酸對石墨進行處理 ,然后加人強氧化劑進行氧化。 氧化后的石墨通過超聲剝離形成氧化石墨烯 ,然后加人還原劑從而得到還原石墨烯。

    化學氣相沉積法
    化學氣相沉積(c h e m ic a l   v ap o rd ep o s i t i o n ,C V D ) 法先高溫分解碳源( 甲烷等含碳化合物) ,后通過強制冷卻的方式在鎳、銅等具有溶碳量的金屬基體表面形成石墨烯。 例如在銅基體上生長 石墨烯 ,要求滿足低壓(5 0 帕~5 千帕)、高溫( 1000T ; 以上條件 ,基體為純度大于99%的銅箔 , 載氣為氫氣。該方法制備石墨烯具有可控性好、銅箱價格低廉 、易于轉移和規模化制備等優點 ,有望在透明導電薄膜應用方面首先取得突破 。

    機械剝離法是最初用于制備石墨烯的物理方法但存在費時費力 、難以精確控制、重復性較差、難以大規 模制備的缺點。化學氣相沉積法能夠制備大面積、髙質址的石墨烯薄膜 ,氧化石墨還原法能夠制備大量的石墨烯,均有望實現石墨烯的工業化生產 。