石墨烯納米帶的制備

天元航材化工原料廠(chǎng)家的小編今天給大家介紹下關(guān)于石墨烯納米帶的制備的相關(guān)介紹，我們是一家生產(chǎn)銷(xiāo)售六方氮化硼，白石墨等氮化硼化工原料的廠(chǎng)家，已有50年的生產(chǎn)工藝經(jīng)驗(yàn)，石墨烯納米帶是什么？石墨烯納米帶如何制備的?一起來(lái)看看吧！

近年來(lái)，納米結(jié)構(gòu)的石墨烯由于其電子特性的可調(diào)性及其在納米電子學(xué)和自旋電子學(xué)等許多領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而得到了廣泛的研究,此外一般而言,石墨烯納米結(jié)構(gòu)是在超高真空中合成的，當(dāng)從這種惰性環(huán)境中移除時(shí)，它們有限的穩(wěn)定性可能會(huì)影響它們的適用性。
石墨烯納米帶（GNR）是準(zhǔn)一維石墨烯納米結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出準(zhǔn)金屬或半導(dǎo)體特性。該屬性取決于GNR的手性，包括寬度、晶格取向和邊緣結(jié)構(gòu)。GNR根據(jù)邊緣結(jié)構(gòu)不同可分為“之字形”（ZZ）和“扶手椅”（AC）。GNR具有高遷移率和載流能力，并且由于量子限制和邊緣效應(yīng)能夠打開(kāi)帶隙。這使得GNR成為納米級(jí)mosFET、自旋電子器件和片上互連的有希望的候選者。
一些研究表明，當(dāng)石墨烯和H-BN通過(guò)范德華堆積和平面共價(jià)鍵合形成異質(zhì)結(jié)時(shí)，它們的化學(xué)/機(jī)械穩(wěn)定性可以表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，并且可能出現(xiàn)不同于單獨(dú)的石墨烯或H-Bn的新的電學(xué)性質(zhì)。
迄今為止，人們對(duì)石墨烯的制備方法進(jìn)行了各種研究，并取得了很大進(jìn)展。其基本思路可分為兩種：一種是以天然石墨為原料，從大到小剝離，得到單層石墨烯材料；另一種是從小碳原子到大碳原子合成GNR。然而，如何大批量制備高質(zhì)量的石墨烯仍是學(xué)術(shù)界亟待解決的問(wèn)題。
自上而下法是目前較為成熟的方法之一，即通過(guò)一系列方法將大的GNR、石墨烯晶體、碳納米管等轉(zhuǎn)化為所需尺寸的納米帶。這種方法不能提供均勻的超窄帶寬度和原子精確邊緣，但相比制備方法可以大規(guī)模合成GNRs，從下到上，從上到下制備石墨烯納米帶，主要是通過(guò)轉(zhuǎn)移機(jī)械剝離單層石墨烯薄膜到h-BN表面，然后通過(guò)氫等離子體各向異性刻蝕得到不同寬度的石墨烯納米帶。
從h-BN表面自下而上制備石墨烯納米帶可分為階梯外延生長(zhǎng)法和模板法兩種方法。首先，對(duì)機(jī)械剝離的H-Bn樣品表面進(jìn)行高溫退火處理，以獲得干凈平整的H-BN表面。然后，在還原氣氛中，使用金屬納米顆粒在H-BN表面蝕刻出具有直邊且方向和寬度可控的單原子層。然后，通過(guò)CVD方法在凹槽中外延生長(zhǎng)石墨烯。在石墨烯納米帶的生長(zhǎng)過(guò)程中，納米帶兩側(cè)臺(tái)階處的成核勢(shì)壘小于表面。因此，通過(guò)控制生長(zhǎng)溫度、壓力和生長(zhǎng)氣體流量比，可以?xún)H在h-BN納米帶中生長(zhǎng)石墨烯納米帶。
從h-BN表面自下而上制備石墨烯納米帶可分為階梯外延生長(zhǎng)法和模板法兩種方法。首先，對(duì)機(jī)械剝離的H-Bn樣品表面進(jìn)行高溫退火處理，以獲得干凈平整的H-BN表面。然后，在還原氣氛中，使用金屬納米顆粒在H-BN表面蝕刻出具有直邊且方向和寬度可控的單原子層。然后，通過(guò)CVD方法在凹槽中外延生長(zhǎng)石墨烯。在石墨烯納米帶的生長(zhǎng)過(guò)程中，納米帶兩側(cè)臺(tái)階處的成核勢(shì)壘小于表面。因此，通過(guò)控制生長(zhǎng)溫度、壓力和生長(zhǎng)氣體流量比，可以?xún)H在h-BN納米帶中生長(zhǎng)石墨烯納米帶。
GNRs的制備方法可歸納如下：
(a)物理化學(xué)方法：將碳納米管嵌入聚合物基質(zhì)中，然后進(jìn)行氬等離子體處理，形成未折疊的碳納米管結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步得到GNR。
(b)涉及可能破壞碳-碳鍵的酸反應(yīng)的化學(xué)途徑方法，例如作為氧化劑的硫酸(H2SO4)和高錳酸鉀(KMnO4)；
(c)多壁碳納米管(MWCNT)的嵌入剝離方法，包括在液態(tài)NH3和Li中處理，然后使用HCl和熱處理進(jìn)行剝離；
(d)催化方法，其中金屬納米顆粒像剪刀一樣縱向“切割”碳納米管；
(e)電流通過(guò)CNT的電學(xué)方法；
天元航材化工原料廠(chǎng)家的小編就給你介紹到這里了，有疑問(wèn)的可以電話(huà)咨詢(xún)小編我！
參考資料：https://max.book118.com/html/2018/1221/8114060100001140.shtm