[发明专利]石墨烯、石墨烯制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯制备方法和应用。

背景技术

石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等发现的一种二维碳原子晶体，为单层或多层的极薄的碳材料。由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点。目前制备石墨烯的方法主要有石墨剥裂、化学氧化还原法、超声剥离法等。然而这些方法制备出的石墨烯的形状基本上都是不规则的，且层数无法控制，而利用化学氧化还原法制备的石墨烯容易发生团聚，使其比表面积大大减小。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种石墨烯制备方法，解决现有石墨烯制备方法中所制备的石墨烯比表面积小的技术问题；及所制备的石墨烯及应用。

本发明是这样实现的，

一种石墨烯制备方法，包括如下步骤：

将起催化作用的衬底放入反应室中，抽真空；

将该衬底的温度调整至500℃～1300℃，通入惰性的气体，保持1分钟～60分钟，使反应室中保持无氧气氛；

调整该反应室内热丝温度为1000℃～1500℃；

向该反应室内通入10sccm～200sccm的有机气体进行反应1～300分钟，同时调整该惰性的气体的通入速度按10sccm/分钟～50sccm/分钟变化，得到石墨烯。

以及，

一种石墨烯，该石墨烯采用如下步骤制得：

将起催化作用的衬底放入反应室中，抽真空；

将该衬底的温度调整至500℃～1300℃，通入惰性的气体，保持1分钟～60分钟，使反应室中保持无氧气氛；

调整该反应室内热丝温度为1000℃～1500℃；

向该反应室中通入10sccm～200sccm的有机气体进行反应1～300分钟，同时调整该惰性的气体的通入速度按10sccm/分钟～50sccm/分钟变化，得到该石墨烯。

本发明进一步提供上述石墨烯在效应晶体管、电极材料、液晶显示材料或传感器中的应用。

本发明石墨烯制备方法，通过制备石墨烯步骤中改变惰性的气体的通入速度，使得所制备的石墨烯比表面积大大提升。本发明石墨烯，具有较大的比表皱褶和空洞，具有较大的表面积。

附图说明

图1是本发明实施例石墨烯制备方法流程图；

图2是本发明实施例所制备的石墨烯SEM图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1显示本发明实施例石墨烯制备方法流程图，包括如下步骤：

步骤S01，将反应室抽真空：

将起催化作用的衬底放入反应室中，抽真空；

步骤S02，向反应室通入惰性的气体：

将该衬底的温度调整至500℃～1300℃，通入惰性的气体，保持1分钟～60分钟，使反应室中保持无氧气氛；

步骤S03，调整热丝温度：

调整该反应室内热丝温度为1000℃～1500℃；

步骤S04，制备石墨烯

向该反应室中通入10sccm～200sccm的有机气体进行反应1～300分钟，同时调整所述惰性的气体的通入速度按10sccm/分钟～50sccm/分钟变化，得到石墨烯。

上述实施例石墨烯制备方法所使用的设备为化学气相沉积装置，该化学气相沉积装置内设置有热丝加热器，该热丝加热器的功率在5KW以上，热丝具体可为：钽丝、钨丝、钼丝等，温度可从室温至2200℃调节，具体没有限制。该衬底没有限制，例如，铜箔、铁箔或镍箔等。

具体地，步骤S01中，将衬底放入化学气相沉积装置的反应室中，依次通过机械泵、罗茨泵及分子泵抽真空，逐级将反应室的真空度降低至10^-3Pa以下，维持该真空度1～30分钟。该衬底既是石墨烯生长的支撑材料，还是石墨烯制备的催化剂，无需额外制备催化剂，简化生长工艺，且反应完成后石墨烯表面不会带上金属颗粒，无需进行后续提纯。

具体地，步骤S02中，关闭分子泵并加热，将衬底温度调整至500℃～1300℃，温度达到后，向反应室中气流量为10sccm～200sccm的惰性的气体；该惰性的气体没有限制，例如，氮气、氦气、氩气、氢气等，保持1分钟～60分钟，使反应室中保持无氧气氛。