本文主要研究内容
作者陈靖桦（2019）在《化学气相沉积法制备单晶石墨烯及其气敏应用研究》一文中研究指出：石墨烯拥有出色的光学、电学、力学性能与结构特征,因其独特的学术价值与潜在的应用价值,引起了科研工作者们的广泛关注。自2009年在铜箔上通过化学气相沉积法成功生长出石墨烯,石墨烯的可控生长就进入了新篇章。基于目前化学气相沉积法生长石墨烯的研究现状而言,单晶石墨烯的制备要求远远高于多晶石墨烯。现在,大面积高质量的多晶石墨烯薄膜已逐步产业化。而大面积单晶石墨烯目前还处于实验室摸索阶段,与实际应用上还存在着巨大的鸿沟。本课题研究了无晶界存在的石墨烯单晶的制备与基于多晶石墨烯的表面改性及其氨气气敏特性。通过直流磁控溅射工艺与退火工艺,成功制备了基于α-Al2O3(0001)基底(即C向蓝宝石基底)的铜(111)单晶基底,并在单晶铜衬底上通过常压化学气相沉积法制备出了取向一致、形状规则、连接处无晶界的石墨烯单晶。通过紫外臭氧的处理方式对高质量单层多晶石墨烯薄膜表面进行改性,研究其润湿性、方块电阻、缺陷度、官能团等变化,制备了电阻式气敏传感器,研究了 UVO改性石墨烯器件对氨气的气敏性能。本文主要研究内容包括:通过对直流磁控溅射工艺与退火工艺的摸索,制备了基于α-AbO3(0001)基底的铜(111)单晶基底,探讨了基底处理、溅射时间、溅射温度、退火温度对单晶铜薄膜的表面形貌、择优取向的影响。该制备方法下,铜薄膜生长速率快,约为0.37 nm/s,制备得到的铜(111)单晶基底表面整体平整,表面粗糙度Rms为0.778 nm,整个基底内晶向一致,对应铜(111)取向,且未观察到孪晶界。最优的铜(111)/蓝宝石基底的制备参数为:①基底选取羟基终结的c向蓝宝石基底;②溅射过程:溅射功率100 W,溅射时间40 min,溅射气压11Pa,溅射气流20 sccm氩气,溅射温度180℃;③退火过程:退火温度1050℃,退火氛围H2:Ar=30 sccm:300sccm,退火时间120min。通过在退火铜箔上对常压化学气相沉积法制备单晶石墨烯的参数进行摸索,在铜(111)/蓝宝石基底上制备出了形状较规则的六边形,取向排布基本一致,相连接的石墨烯晶粒之间不存在晶界的石墨烯单晶。利用低压化学气相沉积法制备出了大面积、高质量的单层多晶石墨烯。通过紫外臭氧这一简单便捷的处理方式对石墨烯薄膜进行改性,石墨烯的改性体现在如下方面:改善了石墨烯薄膜的润湿性,石墨烯薄膜由疏水性转变为亲水性;石墨烯薄膜的方块电阻出现一个先减小后增大的趋势;随着UVO处理时间的增长,石墨烯缺陷度呈线性增加;通过紫外臭氧改性,不仅减少了石墨烯表面的污染物,更引入了羧基(-COOH)、C-O键与羟基(-OH)等含氧官能团。此外,本文还制备了电阻式气敏传感器,对UVO改性石墨烯的氨气气敏性能进行了研究。UVO改性能有效地提升了石墨烯对氨气的传感性能,UVO处理18 min的石墨烯器件的响应度最高,其响应速度较其他器件更快,解吸附时间更短。对于20 ppm氨气,UVO改性石墨烯器件的响应能力最高可达本征石墨烯器件的2.08倍。其改性器件最佳的工作温度为20℃,50 ppm时,UVO改性的石墨烯器件的响应度可达17.0%,而在50℃时其响应度仅有10.7%。在温度为40℃,测试浓度为200ppm时,UVO改性的石墨烯器件对于氨气的响应度分别是乙醇、甲醇、丙酮的11.9倍、47.4倍、78.6倍,显示了其较好的气体选择性。
Abstract
dan mo xi yong you chu se de guang xue 、dian xue 、li xue xing neng yu jie gou te zheng ,yin ji du te de xue shu jia zhi yu qian zai de ying yong jia zhi ,yin qi le ke yan gong zuo zhe men de an fan guan zhu 。zi 2009nian zai tong bo shang tong guo hua xue qi xiang chen ji fa cheng gong sheng chang chu dan mo xi ,dan mo xi de ke kong sheng chang jiu jin ru le xin pian zhang 。ji yu mu qian hua xue qi xiang chen ji fa sheng chang dan mo xi de yan jiu xian zhuang er yan ,chan jing dan mo xi de zhi bei yao qiu yuan yuan gao yu duo jing dan mo xi 。xian zai ,da mian ji gao zhi liang de duo jing dan mo xi bao mo yi zhu bu chan ye hua 。er da mian ji chan jing dan mo xi mu qian hai chu yu shi yan shi mo suo jie duan ,yu shi ji ying yong shang hai cun zai zhao ju da de hong gou 。ben ke ti yan jiu le mo jing jie cun zai de dan mo xi chan jing de zhi bei yu ji yu duo jing dan mo xi de biao mian gai xing ji ji an qi qi min te xing 。tong guo zhi liu ci kong jian she gong yi yu tui huo gong yi ,cheng gong zhi bei le ji yu α-Al2O3(0001)ji de (ji Cxiang lan bao dan ji de )de tong (111)chan jing ji de ,bing zai chan jing tong chen de shang tong guo chang ya hua xue qi xiang chen ji fa zhi bei chu le qu xiang yi zhi 、xing zhuang gui ze 、lian jie chu mo jing jie de dan mo xi chan jing 。tong guo zi wai chou yang de chu li fang shi dui gao zhi liang chan ceng duo jing dan mo xi bao mo biao mian jin hang gai xing ,yan jiu ji run shi xing 、fang kuai dian zu 、que xian du 、guan neng tuan deng bian hua ,zhi bei le dian zu shi qi min chuan gan qi ,yan jiu le UVOgai xing dan mo xi qi jian dui an qi de qi min xing neng 。ben wen zhu yao yan jiu nei rong bao gua :tong guo dui zhi liu ci kong jian she gong yi yu tui huo gong yi de mo suo ,zhi bei le ji yu α-AbO3(0001)ji de de tong (111)chan jing ji de ,tan tao le ji de chu li 、jian she shi jian 、jian she wen du 、tui huo wen du dui chan jing tong bao mo de biao mian xing mao 、ze you qu xiang de ying xiang 。gai zhi bei fang fa xia ,tong bao mo sheng chang su lv kuai ,yao wei 0.37 nm/s,zhi bei de dao de tong (111)chan jing ji de biao mian zheng ti ping zheng ,biao mian cu cao du Rmswei 0.778 nm,zheng ge ji de nei jing xiang yi zhi ,dui ying tong (111)qu xiang ,ju wei guan cha dao luan jing jie 。zui you de tong (111)/lan bao dan ji de de zhi bei can shu wei :①ji de shua qu qiang ji zhong jie de cxiang lan bao dan ji de ;②jian she guo cheng :jian she gong lv 100 W,jian she shi jian 40 min,jian she qi ya 11Pa,jian she qi liu 20 sccmya qi ,jian she wen du 180℃;③tui huo guo cheng :tui huo wen du 1050℃,tui huo fen wei H2:Ar=30 sccm:300sccm,tui huo shi jian 120min。tong guo zai tui huo tong bo shang dui chang ya hua xue qi xiang chen ji fa zhi bei chan jing dan mo xi de can shu jin hang mo suo ,zai tong (111)/lan bao dan ji de shang zhi bei chu le xing zhuang jiao gui ze de liu bian xing ,qu xiang pai bu ji ben yi zhi ,xiang lian jie de dan mo xi jing li zhi jian bu cun zai jing jie de dan mo xi chan jing 。li yong di ya hua xue qi xiang chen ji fa zhi bei chu le da mian ji 、gao zhi liang de chan ceng duo jing dan mo xi 。tong guo zi wai chou yang zhe yi jian chan bian jie de chu li fang shi dui dan mo xi bao mo jin hang gai xing ,dan mo xi de gai xing ti xian zai ru xia fang mian :gai shan le dan mo xi bao mo de run shi xing ,dan mo xi bao mo you shu shui xing zhuai bian wei qin shui xing ;dan mo xi bao mo de fang kuai dian zu chu xian yi ge xian jian xiao hou zeng da de qu shi ;sui zhao UVOchu li shi jian de zeng chang ,dan mo xi que xian du cheng xian xing zeng jia ;tong guo zi wai chou yang gai xing ,bu jin jian shao le dan mo xi biao mian de wu ran wu ,geng yin ru le suo ji (-COOH)、C-Ojian yu qiang ji (-OH)deng han yang guan neng tuan 。ci wai ,ben wen hai zhi bei le dian zu shi qi min chuan gan qi ,dui UVOgai xing dan mo xi de an qi qi min xing neng jin hang le yan jiu 。UVOgai xing neng you xiao de di sheng le dan mo xi dui an qi de chuan gan xing neng ,UVOchu li 18 minde dan mo xi qi jian de xiang ying du zui gao ,ji xiang ying su du jiao ji ta qi jian geng kuai ,jie xi fu shi jian geng duan 。dui yu 20 ppman qi ,UVOgai xing dan mo xi qi jian de xiang ying neng li zui gao ke da ben zheng dan mo xi qi jian de 2.08bei 。ji gai xing qi jian zui jia de gong zuo wen du wei 20℃,50 ppmshi ,UVOgai xing de dan mo xi qi jian de xiang ying du ke da 17.0%,er zai 50℃shi ji xiang ying du jin you 10.7%。zai wen du wei 40℃,ce shi nong du wei 200ppmshi ,UVOgai xing de dan mo xi qi jian dui yu an qi de xiang ying du fen bie shi yi chun 、jia chun 、bing tong de 11.9bei 、47.4bei 、78.6bei ,xian shi le ji jiao hao de qi ti shua ze xing 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的陈靖桦，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于石墨烯论文,铜基底论文,改性论文,气敏传感论文,氨气论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。