石墨烯的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯化學性質(zhì)穩(wěn)定、比表面積大、載電子遷移率高、導電性能優(yōu)異、機械性能高，被廣泛應用于傳感器、儲能器件、疏水材料、場效應晶體管和載體材料等方面。本文以低分子量聚硅烷(Oligomer-Polysilane,o-PS)為原料制備出一種直立生長的石墨烯，沙漠玫瑰石形石墨烯(Desert Rose stone-like graphene,DRG)。本文主要是對DRG的疏水性能、氣敏性能和石墨烯的化學性能進行相關(guān)研究，并初步探究其應用。研究過程

2、中采用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射、拉曼光譜等表征方法對物質(zhì)的形貌和結(jié)構(gòu)進行分析。本論文的工作如下：
　　1、通過各種表征方法發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物DRG是由碳化硅球心和石墨烯表面組成。研究發(fā)現(xiàn) DRG和多層石墨烯靜態(tài)接觸角相差較大，多層石墨烯表現(xiàn)為親水性，而DRG則具有疏水性。此外，超聲時間的長短和基底材料會影響DRG薄膜靜態(tài)接觸角。超聲時間的延長，接觸角的大小是先增大再降低，超聲時間為30min且基底材料為尼龍濾紙時制備的DRG薄膜與水的

3、靜態(tài)接觸角達到最大值146.1°。
　　2、研究結(jié)果表面DRG表面上成功負載大量納米級二氧化錫(SnO2)顆粒。研究發(fā)現(xiàn)DRG和SnO2/DRG的復合材料不僅對氨氣(NH3)的選擇性好，而且對氨氣都有響應。高溫下，摻雜不同量的SnO2的SnO2/DRG納米復合材料對NH3的響應值低于未摻雜DRG對NH3的響應值，因為DRG具有p型半導體的特性，而SnO2則是n型半導體，SnO2和DRG在對NH3的響應性上形成拮抗作用。研究還發(fā)現(xiàn)溫

4、度為49.1℃時，DRG對NH3的響應值達到最高值2.8％。
　　3、為了研究石墨烯的化學性質(zhì)，采用了多層石墨烯為原料制備出直徑為50nm，長度能夠達到數(shù)毫米碳化硅納米線(β-SiC)。β-SiC的生長機理可以由氣-固生長機理(VS)解釋。由于硅粉的表面極易氧化為二氧化硅，原料硅粉被二氧化硅的外膜包裹。高溫下，二氧化硅與硅粉反應生成氣態(tài)的一氧化硅。隨后，一氧化硅氣體將進一步和原料石墨烯反應，形成最初的碳化硅晶核和一氧化碳。碳化硅晶