熱處理對石墨烯薄膜結構及電阻性能的影響.pdf

1、石墨烯（Graphene）是由sp2雜化的碳原子構成的單層蜂窩狀二維網(wǎng)格結構物質，具有大的比表面積和良好的導電性，可用于儲能、電子、光電復合材料和能源材料等方面。氧化還原法工藝簡單、成本低廉，可工業(yè)化生產(chǎn)，是制備石墨烯薄膜的普遍方法，然而中間產(chǎn)物氧化石墨烯薄膜具有大的電阻，阻礙了其進一步的應用。因此如何高效地還原氧化石墨烯得到高導電性的石墨烯薄膜就成為研究難點。
　　 本文采用兩步法制備石墨烯薄膜。第一步為氧化過程，通過采用改進

2、的Hummers法將鱗片石墨氧化成氧化石墨，超聲離心之后得到氧化石墨烯的凝膠溶液，并自組裝制備氧化石墨烯薄膜。第二步是還原過程，采用硼氫化鈉、水合肼、熱處理三種還原方法還原氧化石墨烯薄膜。隨后，利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射分析(XRD)、拉曼光譜分析(RAMAN)等分別對樣品結構和形貌進行了表征;采用RTS-9型雙電測四探針測試儀對石墨烯薄膜電阻性能進行測試，并討論不同還原劑、熱處理溫度

3、、時間及薄膜厚度對薄膜方塊電阻的影響。
　　 結果表明:
　　 (1)通過改進的Hummers法制備出結構有序的氧化石墨烯，因其含有大量的含氧官能團而具有很好的水溶性;通過自組裝制備得到的氧化石墨烯薄膜具有完整連續(xù)的層狀結構和較大的比表面積，同時也具有優(yōu)良的透光性，可通過改變實驗條件來的改變控制薄膜的厚度及尺寸。
　　 (2)采用硼氫化鈉、水合肼和熱處理三種還原方法成功地制備得到石墨烯薄膜。通過水溶性、紅外光譜、

4、拉曼和RTS-9型雙電測四探針測試儀分析可知，硼氫化鈉的還原性能最差，水合肼次之，熱處理最佳。
　　 (3)在相同熱處理時間下，隨著熱處理溫度的升高，含氧官能團去除的越徹底，石墨烯的π鍵得以恢復，薄膜方塊電阻呈指數(shù)下降減小，導電性得到恢復，并在800℃保持穩(wěn)定。
　　 (4)在熱處理400℃下，隨著熱處理時間的增加，一些含氧官能團的特征峰強度減弱，薄膜的方塊電阻大幅度地減小;而在熱處理800℃下，隨著熱處理時間的增加，含