石墨烯的制备及其场发射性能研究

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1、摘要摘要石墨烯或称纳米石墨片，是指一种由单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体。作为碳纳米管的组成，它和碳纳米管有着许多共同的性质，如很高的导热性和导电率。更重要的是它的厚度为0．34nm，尺度为几微米到几十微米，这样石墨烯有很高的长径比(长度和厚度的比值)，使石墨烯能成为很好的场发射材料。本论文正是针对上述的特点，以石墨烯为研究对象，在深入分析石墨烯制备和改性机理的基础上，对石墨烯的制备工艺和石墨烯的应用作了创新性和探索性研究。主要内容为：1．详细研究了石墨烯的制备原理和流程，提出了不同的制备方法制备出氧化程度更高，稳定性更好的氧

2、化石墨烯。2．详细研究了各种石墨烯自支撑膜的制备方法，对方法进行了改良。对氧化石墨烯还原成石墨烯的机理进行详细的分析和研究。3．研究了石墨烯自支撑膜的场发射性能，并研究其场发射机理。4．采用等离子体处理的方法对石墨烯自支撑膜进行表面改性，研究其改性机制并对改性的条件进行对比和优化，并研究改性后的场发射性能提高的机理。5．研究石墨烯自身和改性后的亲疏水性能。6．石墨烯自支撑膜卷曲后的边缘场发射性能研究。7．以石墨烯自支撑膜作为柔性衬底，生长碳纳米管并研究其场发射性能。关键词：石墨烯，自支撑膜，场发射，柔性，等离子体处理ABSTRACT

3、Grapheneisatwodimensionalmaterialwinlhexagonalcrystallattice．Asbasicconsistofcarbonnanotubes(CNTs)，graphenesharesmanysimilarproperties诵tllCNTs，suchasgoodthermalconductivity,andexcellentelectricalconductivity．Moreover,thelittlethickness(ataboutlnm)makesthegraphenehiglla

4、spectratio(ratiooflateralsizetothickness)，whichmaymakeitcompetentforfieldemission．Inthisthesis，theinvestigationfocusesonthepreparationandthebasicmodificationmechanismsofgraphene．Thenthepreparationandapplicationaleexploredandinvestigatedforgraphene．Themainresultsareasfo

5、llows：1．Themechanismandprocessofthegraphenepreparationareinvestigated,andmodifiedthemethodtopreparethegrapheneoxidemoreoxidizedandstable．2．Comparingthedifferentprocessforfree-standinggraphenepaper,andmodifiedthepreparationmethod．Theeffectsofgrapheneoxidereuductionalest

6、udiedindetailand也erel撕vemechanismsarediscussed．3．Fieldemissionbehaviorofthefree-standinggraphenepaperisinvestigated，andtheemissionmechanismsarediscussed．4．Surfacemodificationoffree—standinggraphenepaperhasbeentakenbyplasma．Differentexperimentalparameterhasbeencompareda

7、nddiscussed．AndthemechanismofthefieldemisMonenhancementafterplasmatreatmenthasbeenstudied．5．Hydrophobicpropertiesofgraphenepaperandthepost-treatedonearebothstudied．6．Wedgefieldemissionofcurledgraphenepaperhasbeenstudied．7．Carbonnanotubeshasbeengrownontheflexiblefree—st

8、andinggraphenepaper,andthefieldemissionpropertieshasalsobeenstudied．Keywords：graphene，free-standingpaper,fieldemissio