單層石墨烯膜材料的自組裝合成、應(yīng)用及界面相互作用機(jī)制的研究.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道構(gòu)成的六角形單層片狀二維結(jié)構(gòu)，因其獨(dú)一無二的電學(xué)性能、優(yōu)良的機(jī)械以及熱導(dǎo)性能，近年來在生物、能源以及信息材料領(lǐng)域備受關(guān)注。單層石墨烯是一種沒有能隙具有線性能量分布的半導(dǎo)體。較多層石墨烯而言，單層石墨烯具有非常高的透光率和電導(dǎo)率。目前實(shí)驗(yàn)室制備的石墨烯尺寸最大已經(jīng)能達(dá)到微米級別，所以為了充分利用其高電導(dǎo)性和良好的化學(xué)耐熱性來制備出功能納米器件，就必須進(jìn)行石墨烯二維自組裝成膜以達(dá)到宏觀結(jié)構(gòu)。二維單層石墨烯

2、薄具有優(yōu)異的電導(dǎo)性、透光性，化學(xué)穩(wěn)定以及制備工藝簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文以納米石墨粉為原料，使用化學(xué)法制備氧化石墨烯，并用水合肼還原氧化石墨烯，通過后期處理得到單層石墨烯。研究硅烷偶聯(lián)劑在不同溶劑中的水解條件，探索最符合本實(shí)驗(yàn)的水解工藝。利用硅烷偶聯(lián)劑改性硅片表面以形成均勻的帶弱電荷的有機(jī)硅層。將表面改性的硅片浸泡在單層石墨烯溶液中，通過偶聯(lián)劑與石墨烯之間的弱電荷作用，在硅片上控制形成單層石墨烯薄膜。我們通過SEM、TEM、

3、XRD、FT-IR、AFM和電性能等測試手段系統(tǒng)考察石墨烯薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和電學(xué)性能差異。
　　 研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的后還原法相比，我們開發(fā)的直接組裝法所得到的石墨烯薄膜與基底具有更好的結(jié)合力。因?yàn)楹筮€原過程中，水合肼的加入破壞了石墨烯與偶聯(lián)劑之間的化學(xué)鍵導(dǎo)致還原之后石墨烯在硅片上面結(jié)合不牢固。本實(shí)驗(yàn)制備的石墨烯薄膜即使經(jīng)過長時(shí)間超聲處理，石墨烯薄膜依然沒有脫落。通過測試結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)制備的石墨烯片厚度在0.6 nm左右，即為