石墨烯的制备表征及其性能的研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者盛名：玉豆逸日期：堡!尘玺垒旦三塑关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交

2、论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采J-tJ女髟印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：竺!竺玺鱼旦呈旦日期：塑!竺堡鱼旦三旦精学位论文数据集中图分类号TQ050．4+3学科分类号430论文编号l001020140047密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名何冰学号2011400047获学位专业名称化学获学位专业代码0703

3、00课题来源自选项目研究方向石墨烯论文题目石墨烯的制备、表征及其及性能的研究关键词氧化石墨烯，铜箔，高取向聚乙烯，氮掺杂石墨烯，场效应晶体管论文答辩日期2014．05．28+论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师闫寿科教授北京化工大学高分子物理指导教师王朝晖研究员中国科学院化学研究所有机化学评阅人1盲审评阅人2盲审评阅人3盲审评阅人4盲审评阅人5盲审答辩委员会主席李子臣教授北京大学功能高分子答辩委员1薄志山教授北京师范大学高分子化学答辩委员2．李林教授北京师范大学高分子物理—_答辩委员

4、3李志波矽f究土!中国科学院化学研究所高分子物理答辩委员4耿建新研究员中国科学院理化技术研究所高分子化学答辩委员5吴一弦教授北京化工大学高分子化学征：一．四．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要石墨烯的制备，表征及其性能的研究石墨烯是一种在当今时代令万人瞩目的新材料。它具有理想的双极性电学特征、极高的载流子迁移率、室温量子霍尔效应、可

5、调控的能带间隙、超高的透光率、优异的力学和热学性能、高效的储氢性能、奇异的磁性和完美的电荷间相互作用。由于它的这些无与伦比的特性，石墨烯被认作是下一代微电子器件、有机光电材料、高效储能材料、多功能复合材料以及生物医药等领域的首选材料。为了实现石墨烯在相关领域的有效应用，研究石墨烯简单大量且低成本的制备方法，寻找大面积优质石墨烯有效可控的制备方法以及进一步深入优化石墨烯制备过程中的工艺参数和条件就显得尤为重要。而通过一些其它的手段对本征石墨烯进行一定程度的改性，则可以更加有效的发挥其在实际应用中的效果。我们通过以下三个方面来

6、具体介绍相关的工作和研究结果：第一部分为氧化还原法制备石墨烯的研究，其中我们对热还原和电化学还原两种手段进行了相关的研究。在对热还原法的研究中，我们首先采用本组改进后的Hummers法制备了分散在水溶剂当中的氧化石墨烯。接着我们将其转移到硅片上，利用原子力最微镜对其单层和少数层片层结构的表面形貌进行了表征，并利用拉曼光谱仪、x射线光电子能谱仪对氧化石墨烯在不同热处理条件下产物的结构进行了分析，证明了在热还原法中北糸化』：大学搏：￡：学位沦文升高还原温度可以修复产物结构中的拓扑缺陷，提升还原的效果。最后我们利用有机掩模法将相

7、应的还原产物制成底栅结构的场效应晶体管器件，测试结果表明它们在空气环境中都具有P型场效应特征，并且电学性能随着温度的升高逐渐提升，空穴迁移率最高可达6．2m2·V-I．s～，高于氧化石墨烯在溶液中被水合肼还原获得的产物。该方而的研究为氧化石墨烯热还原法批量制备单层或少数层石墨烯提供了一个可靠的依据。在对电化学还原的研究中，我们首先通过扫描电子显微镜的分析确定了氧化石墨烯在铜箔表蕊生长同时被还原的最佳反应时间和温度，并利用光学履微镜、原子力显微镜和透射电子显微镜对相应产物的表面和内部结构进行了分析。随后我们通过扫描电子最微镜

8、、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪研究了还原温度对产物结构质量的作用，从而优化了产物的结构和电学性能，产物石墨烯薄膜具有较高的导电性能，该方丽的研究对大面积制备石墨烯导电薄膜具有重要意义。第二部分为大面积优质石墨烯的可控制备研究。首先我们采用聚乙烯、聚苯乙烯和聚环氧乙烷三种结构不同的聚合物成