一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102344131A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102344131A(43)申请公布日2012.02.08(21)申请号201110187773.1(22)申请日2011.07.06(71)申请人中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址200050上海市长宁区长宁路865号(72)发明人吴渊文于广辉师小萍王彬张燕辉陈志蓥(74)专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所31233代理人黄志达谢文凯(51)Int.Cl.C01B31/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法(57)摘要本发明涉及一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，包括：将钼催化剂放入无氧反应器中，使催化剂的反应温度达到500-1600℃；向无氧反应器反应器中通入含碳气体，在0.1-760torr下反应0.1-9999min，待炉内温度冷却至室温，得到含有石墨烯薄膜的钼金属衬底；去除钼催化剂，即得石墨烯薄膜。本发明重复性高、简单易行；所得石墨烯薄膜具有大面积、层数可控、分布均匀的特点。CN10234ACCNN110234413102344150A权利要求书1/1页1.一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，包括：将钼催化剂放入无氧反应器中，使催化剂的反应温度达到500-1600℃；向无氧反应器反应器中通入含碳气体，在0.1-760torr下反应0.1-9999min，待炉内温度冷却至室温，得到含有石墨烯薄膜的钼金属衬底；去除钼催化剂，即得石墨烯薄膜。2.根据权利要求1所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述的钼催化剂依次用四氯化碳、丙酮、酒精、去离子水超声清洗，烘干后再使用。3.根据权利要求1所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述钼催化剂为单质钼、钼合金或含钼化合物。4.根据权利要求3所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述单质钼为钼箔、钼粉、钼块中的一种或几种的组合；钼合金为钛钼、锆钼、铪钼、钨钼中的一种或几种的组合；含钼化合物为氧化钼、辉钼、钼酸钙、钼华、钼酸铅中的一种或几种的组合。5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述钼催化剂以箔状、片状、块状形式存在时，直接在反应器中使用；钼催化剂以粉末状存在时，将该钼催化剂放置或沉积于衬底上使用。6.根据权利要求1所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述含碳气体为一氧化碳、甲烷、乙炔、乙醇、苯、甲苯、环己烷、酞菁中的一种或几种的组合。7.根据权利要求1所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述降温速率为0.1℃/s到100℃/s中任意一种。8.根据权利要求1所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：通过将含有石墨烯薄膜的钼金属衬底与酸碱或氧化剂发生化学反应除去钼催化剂。9.根据权利要求1所述的一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法，其特征在于：所述酸碱或氧化剂为HF、HNO3，FeCl3、CuCl2或KNO3。2CCNN110234413102344150A说明书1/4页一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法技术领域[0001]本发明属石墨烯薄膜技术领域，特别是涉及一种在钼基衬底上制备石墨烯薄膜的方法。背景技术[0002]自2004年两位在俄罗斯出生的科学家AndreGeim和KonstantinNovoselov发表第一篇有关石墨烯的论文后，石墨烯在科学界激起了巨大的波澜，它的出现有望在现代电子科技领域引发新一轮革命。石墨烯是由sp2杂化的碳原子组成的六角蜂窝状二维无机晶体材料【A.K.Geim，K.S.Novoselov，NatureMaterials，2007，6，183-191】，只有一个碳原子层，厚度仅有0.335nm。石墨烯普遍存在于其他碳材料中，可以认为是其他各维碳材料(零维巴基球、一维碳纳米管、三维石墨)的基本结构单元。石墨烯具备很多优越的性能，例如高透光率、高电子迁移率、高电流密度、高机械强度、易于修饰等等。正因为这些特性，它被公认为制造透明导电薄膜、高频晶体管、储氢电池，乃至集成电路的理想材料，具有广阔的市场应用前景。[0003]为了实现上述应用，以最廉价的方法制备大面积、层数可控、均匀性良好的石墨烯成为首先需要解决的问题。目前制备石墨烯的方法层出不穷，主要有以下几种：高定向热解石墨机械剥离法、SiC热蒸发法、氧化石墨烯还原法、碳纳米管切割法和化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition)法。其中化学气相沉积法是被公认为最经济、省时，并且可以制备大面积石墨烯的一种方法。其原理是将含有构成薄膜元素的气态反应源及