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张锦团队开发出“下雪式”石墨烯高品质粉体生长方法

日期:2018-09-17 07:47:09    作者:院办公室    浏览量:1248 次

如何实现高品质粉体石墨烯的低成本与规模化制备是石墨烯实现应用的关键。目前,石墨烯的制备主要有液相剥离(LPE)和化学气相沉积(CVD)两种方法,LPE法可以实现石墨烯的低成本与规模化制备,但制备过程繁琐且某些情况下需要合适的氧化剂,不可避免地造成环境污染,同时也降低了石墨烯的品质。而CVD法可以实现高品质石墨烯薄膜的控制生长,但高昂的成本与生长的基底给薄膜石墨烯的应用带来很大的限制。最近,北京大学化学与分子工程学院、北京石墨烯研究院张锦教授团队与清华大学张莹莹教授团队合作,发明了一种“下雪式”生长高品质粉体石墨烯的方法,成功实现了高质量石墨烯的无基底生长。该研究团队以改装的家用微波炉为生长装备,利用电介质(诸如硅片等)在微波下电晕放电实现高温同时产生等离子体,使得碳源裂解并在气相中组装生长成石墨烯,之后随气流飘离出体系(如图1所示)。该反应不需催化剂和基底,获得石墨烯的ID/IG 小于0.5,尺寸在100~200 nm,层数集中在5层及以内。目前该团队正在进行规模化制备研究。

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“下雪式”生长高品质石墨烯粉体的生长过程示意图

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基于“下雪式”石墨烯制备柔性器件的示意图

同时,利用这种“下雪式”生长粉体石墨烯的方法,直接将石墨烯沉积在尾端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)上,制备了柔性可拉伸器件(如图2所示),发现器件可以同时实现高的灵敏度(平均应变系数~171.06)和大的拉伸范围(0%~110%)。该成果发表在近期的Advanced Materials杂志上。


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