The invention discloses a preparation method of double hexagonal graphene nanostructures, by chemical vapor deposition method, using methane and ethylene as the carbon source and hydrogen as reducing gas, inert gas as the carrier gas, copper foil as the substrate, the carbon source in high temperature cracking, and the catalytic effect of copper foil in the copper foil surface growth of graphene, and the technology scheme of growth, growth and etching, etching to produce double hexagonal graphene nano structure, the technical scheme of the invention has the advantages of simple preparation process, provides guidance on important ideas for graphene nano structure design of special structure, at the same time have a good promotion and application value.
【技术实现步骤摘要】
一种六边形双环石墨烯纳米结构的制备方法
本专利技术涉及石墨烯制备方法领域,尤其是一种六边形双环石墨烯纳米结构的制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子构成,以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维晶体,因其在力、热、光、电等方面所表现出的优异性能而引起了科研人员极大的兴趣。目前,石墨烯的制备方法有很多,例如机械剥离法、氧化还原法、碳化硅外延生长法、化学气相沉积法等。在这些方法中,化学气相沉积法因其能够制备层间堆叠取向明确、边缘结构清晰、不同形状等特殊空间结构的石墨烯而受到越来越多的关注。由于石墨烯的性能与其空间结构有着密切的关系,因此,制备生长出特殊空间结构的石墨烯成为了当前传统化学气相沉积法在铜箔上制备石墨烯的重要研究方向,这对加快石墨烯的应用具有重要的意义,但是,实现石墨烯特定形状和结构的可控生长仍然面临很大的挑战,不仅要求对生长条件有精细的控制,而且还要求对石墨烯的生长机制有深入的理解。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术的目的在于针对现有化学气相沉积法在铜箔上制备特殊结构的石墨烯仍存在对其生长机制利用和理解不足的问题,提供一种应用价值高、操作方便简单的六边形双环石墨烯纳米结构的制备方法。为了实现上述的技术目的,本专利技术的技术方案为:一种六边形双环石墨烯纳米结构的制备方法,其包括以下步骤:1)以铜箔作为石墨烯生长衬底,将铜箔放入管式炉的石英管内,然后以280~320sccm的流量持续通入惰性气体,并将管式炉的温度设为1040~1100℃,当管式炉升温至设定温度后,维持温度恒定,再以45~55sccm的流量通入氢气,在惰性气体和氢气的氛 ...
【技术保护点】
一种六边形双环石墨烯纳米结构的制备方法,其特征在于:其包括以下步骤:1)以铜箔作为石墨烯生长衬底,将铜箔放入管式炉的石英管内,然后以280~320sccm的流量持续通入惰性气体,并将管式炉的温度设为1040~1100℃,当管式炉升温至设定温度后,维持温度恒定,再以45~55sccm的流量通入氢气,在惰性气体和氢气的氛围下进行退火2.5~3.5h,使铜箔表面产生氧化铜纳米颗粒;2)退火完成后,将管式炉的温度保持在1040~1100℃,并在该温度条件下,停止通入惰性气体,以铜箔上的氧化铜纳米颗粒为成核点,以0.4~0.6sccm的流量通入气体碳源,并将氢气通入的流量调节为95~105sccm,使碳源在高温作用下发生裂解,然后在铜箔的催化作用下在铜箔表面生长出石墨烯,维持体系条件并进行石墨烯生长30~60min;3)步骤2)生长结束后,以氧化铜纳米颗粒为刻蚀点,保持气体碳源的流量为0.4~0.6sccm,将氢气的流量调节至2.5~3.5sccm,进行刻蚀60~120min;4)刻蚀结束后,再以氧化铜纳米颗粒为生长点,保持气体碳源的流量为0.4~0.6sccm,将氢气的流量调节至95~105s ...
【技术特征摘要】
1.一种六边形双环石墨烯纳米结构的制备方法,其特征在于:其包括以下步骤:1)以铜箔作为石墨烯生长衬底,将铜箔放入管式炉的石英管内,然后以280~320sccm的流量持续通入惰性气体,并将管式炉的温度设为1040~1100℃,当管式炉升温至设定温度后,维持温度恒定,再以45~55sccm的流量通入氢气,在惰性气体和氢气的氛围下进行退火2.5~3.5h,使铜箔表面产生氧化铜纳米颗粒;2)退火完成后,将管式炉的温度保持在1040~1100℃,并在该温度条件下,停止通入惰性气体,以铜箔上的氧化铜纳米颗粒为成核点,以0.4~0.6sccm的流量通入气体碳源,并将氢气通入的流量调节为95~105sccm,使碳源在高温作用下发生裂解,然后在铜箔的催化作用下在铜箔表面生长出石墨烯,维持体系条件并进行石墨烯生长30~60min;3)步骤2)生长结束后,以氧化铜纳米颗粒为刻蚀点,保持气体碳源的流量为0.4~0.6sccm,将氢气的流量调节至2.5~3.5sccm,进行刻蚀60~120min;4)刻蚀结束后,再以氧化铜纳米颗粒为生长点,保持气体碳源的流量为0.4~0.6sccm,将氢气的流量调节至95~105sccm,进行石墨烯再生长10~20min;5)步骤4)生长结束后,再以氧化铜纳米颗粒为刻蚀点,保持气体碳源流量为0.4~0.6sccm,将氢气的流量再次调节至2.5~3.5sccm,再进行刻蚀5~15min;6)步骤5)刻蚀结束后,停...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘金养,徐杨阳,左传东,林丽梅,黄志高,赖发春,
申请(专利权)人:福建师范大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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