石墨烯与六方氮化硼薄片及其相关方法技术

本发明专利技术揭露一种石墨烯层、六方氮化硼层以及其它主要以ｓｐ２键结原子所制成的其它材料以及相关方法。例如在一方面中是提供一种，石墨烯层的方法，这种方法可包括混合碳源与一水平定向的熔融溶剂；从该熔融溶剂中沉淀碳源以形成遍及于该熔融溶剂的一石墨层；以及将该石墨层分隔成复数石墨烯层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常是关于。因此，本专利技术涉及化 学以及材料科学领域。
技术介绍
石墨烯通常被定义为单一原子厚度具有Sp2键结的碳原子的平板，该碳原子是紧 密堆栈成具有蜂巢结晶晶格的苯环的结构。此二维材料在层状结构的平面呈现高电子稳定 性以及优异的导热性。石墨是由复数彼此相互平行堆栈的层状石墨烯所组成。石墨烯广泛地使用于描述很多碳基材料(包括石墨、大型富勒烯、纳米管等)的特 性，例如，碳纳米管可为石墨烯卷起形成纳米尺寸的圆柱体。再者，平面石墨烯本身已经被 推定为不存在于游离态(free state)，且对于弯曲结构(如炭灰(soot)、富勒烯、纳米管 等)的形成是不稳定的。目前已有人企图结合石墨烯于电子装置(如晶体管)中，然而这样的企图通常因 为与具有适合结合至这种装置中的适合尺寸的高质量石墨烯层的制造有关的问题而无法 成功。产生石墨烯层的一种技术涉及将石墨烯从高定向热解石墨撕下，使用这种方法，只会 产生小片体，它们通常太小以至于无法使用在电子应用中。
技术实现思路
因此，本专利技术提供石墨烯和六方氮化硼层及其相关方法。例如在一方面中是提供 一种形成石墨烯层的方法，这种方法可包括混合碳源与一水平定向的熔融溶剂；从该熔融 溶剂中沉淀该碳源以形成遍及于该熔融溶剂的一石墨层；以及将该石墨层分隔成复数石墨 烯层。在一些方面中，单一石墨烯层可沉淀在该熔融溶剂触媒材料的表面，接着能在该触媒 材料冷却后获得该单一石墨烯层，或作为一复合装置。在另一方面中，混合该碳源与该熔融 溶剂包括提供该碳源至一固化的溶剂层，并在真空环境下加热该固化的溶剂层以熔融该固 化的溶剂层成为一熔融溶剂，而让该熔融溶剂和碳源的碳原子形成一共熔(eutectic)液 体。在又一方面中，从该熔融溶剂中沉淀该碳源包括保持该熔融溶剂和碳源在共熔液体的 状态，而让石墨层形成且实质上遍及于整个熔融溶剂。非限制性的碳源范例包括石墨、高度 石墨化程度的石墨、钻石等。应该注意的是本专利技术的范畴也包括依照在此所述的方面所制 成的石墨烯材料。在本专利技术的一方面中，该熔融溶剂包括的材料，如铬(Cr)、锰(Mn)、铁0 )、钴 (Co)、镍(Ni)、钽(Ta)、钯(Pd)、钼(Pt)、镧(La)、铺(Ce)、铕(Eu)以及其相关合金和组合 物。在一特定方面中，该熔融溶剂包括镍。在另一特定方面中，该熔融溶剂实质上包括镍， 在一些方面中可由镍或镍合金所组成。在一些方面中，该熔融溶剂中能包含一些材料以降 低活性。例如在一方面中，该熔融溶剂包含实质上较小活性的化合物，当与没有加入实质上 较小活性的化合物的熔融溶剂比较时，该实质上较小活性的化合物能降低该熔融溶剂的活 性。虽然任何能够降低该熔融溶剂的活性的化合物皆能使用，但在一方面中，该实质上较小活性的化合物是选自于金、银、铜、铅、锡、锌及其组合物和合金；在一特定方面中，该实质上 较小活性的化合物为铜。在一些方面中，使用高质量石墨以建构石墨烯层是有帮助的。因此在一方面中，从 该石墨实质上移除杂质是有益的。可移除任何会让石墨烯材料的性质产生不适当的影响的 杂质都可移除，在一特定方面中，该被移除的杂质包括氧(0)、氮(N)或其组合。也能考虑在石墨烯层掺杂有掺杂物。值得注意的是包含于石墨烯层内的掺杂物可 依照想要于所产生的材料中出现的性质而为任何掺杂物。例如在一方面中，该掺杂物包括 如硼(B)、铍(Be)、磷(P)、氮(N)的元素或这些元素的组合。在另一方面中，该掺杂物为金 属原子。本专利技术尚提供六方氮化硼层以及其相关方法。例如在一方面中是提供一种形成六 方氮化硼层的方法，这种方法可包括混合氮化硼源和水平定向的熔融溶剂，并且从该熔融 溶剂中沉淀该氮化硼源以形成遍及于该熔融溶剂的六方氮化硼层。在一方面中，混合氮化 硼源和熔融溶剂包括提供该氮化硼源至一固化的溶剂层，并在氮气环境下加热该固化的溶 剂层以熔融该固化的溶剂层成为一熔融溶剂，而让该熔融溶剂以及从氮化硼源而来的硼与 氮原子形成一共熔(eutectic)液体。在另一方面中，从该熔融溶剂中沉淀该氮化硼源包括 保持该熔融溶剂和氮化硼源在共熔液体的状态，而让六方氮化硼层形成且实质上遍及于整 个熔融溶剂。非限制性的氮化硼源包括任何已知的氮化硼源，包括六方氮化硼、立方氮化硼 等。应该注意的是本专利技术的范畴也包括依照在此所述的方面所制成的六方氮化硼材料。各种能形成六方氮化硼的触媒表面材料皆能考虑，例如，该触媒表面可包括一材 料，如锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、氢化锂 (LiH)、氮化锂(Li3N)、氮化钠(Na3N)、氮化镁(Mg3N2)、氮化钙(Ca3N3)及其合金和组合物；在 一特定方面中，该触媒表面包含氮化锂；在另一特定方面中，该触媒表面实质上包含氮化锂 或由氮化锂所组成。也能考虑在六方氮化硼层掺杂有掺杂物。得注意的是包含于六方氮化硼层内的掺 杂物可依照想要在所产生的材料中出现的性质而为任何掺杂物。例如在一方面中，该掺杂 物包括如铍(Be)、碳(C)、硅(Si)、镁(Mg)的元素或这些元素的组合。在一方面中，该掺杂 物包括硅；在另一方面中，该掺杂物为金属原子。在又一进一步的方面中，本专利技术的方法除了石墨烯和六方氮化硼(hBN)之外，还 可用于建构其它化合物或材料，其基本上必须具有以SP2键结型态所键结的原子。在另一 方面中，这种材料可实质上包括以SP2键结型态所键结的原子。又于一方面中，这种材料可 由以SP2键结型态所键结的原子所组成或实质上由以SP2键结型态所键结的原子所组成。现在仅概括性且较广地描述出本专利技术的各种特征，因此在接下来的详细说明中可 更进一步地理解，并且在本领域所做的贡献可能会有更佳的领会，而本专利技术的其它特征将 会从所载的详细说明及其附图和权利要求中变得更为清晰，也可能在实行本专利技术时得知。附图说明图1是本专利技术一实施例的石墨烯晶格的示意图。图2是本专利技术另一实施例的模具装配的剖面图。图3是本专利技术又一实施例的石墨烯层的显微照片。图4是本专利技术再一实施例的石墨烯层的显微照片。图5是本专利技术又另一实施例的石墨烯层的显微照片。图6是本专利技术另一实施例的石墨烯层的显微照片。图7是本专利技术又另一实施例的模具装配的剖面图。具体实施例方式定义以下是在本专利技术的说明及权利要求中所出现的专有名词的定义。所使用的单数型态字眼如“一”和“该”，除非在上下文中清楚明白的指示为单数， 不然这些单数型态的先行词亦包括复数对象，因此例如“一颗粒”包括一个或多个这样的颗 粒；“该材料”包括一个或多个这种材料。在此所述的“石墨化程度(degree of graphitization) ”是指石墨的比例，其具有 理论上相隔3. 354埃(angstrom)的石墨平面(graphene plane)，因此，石墨化的程度为1 是指100%的石墨具有底面的石墨平面间距(Clftltice))为3. 3M埃的碳原子六角形网状结构。 较高的石墨化程度是指较小的石墨平面间距。石墨化程度(G)能利用式1来计算。G = (3. 440-d(0002)) / (3. 440-3. 354) (1)相反地，d(_2)能根据G而使用式2计算而得。d(0002) = 3. 354+0. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种形成石墨烯层的方法，包括：混合碳源与一水平定向的熔融溶剂；从该熔融溶剂中沉淀该碳源以形成遍及于该熔融溶剂的一石墨层；以及将该石墨层分隔成复数石墨烯层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋健民，
申请(专利权)人：宋健民，
类型：发明
国别省市：71