107 / 2019-09-30 14:12:33

镍催化四面体非晶碳转化石墨烯机理研究

非晶碳，,石墨烯,镍催化,热退火

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金属催化固体碳源作为一种新型石墨烯制备技术，由于具有大面积制备石墨烯的潜力，近些年来引起广泛关注。其中，非晶碳作为产业界广泛应用的薄膜材料，利用其制备石墨烯成为该领域研究热点，但目前转变机理尚不明确。本研究采用硅氧化片（Si/300 nm SiO2）作为基片，制备了具有不同四面体非晶碳（ta-C）以及金属Ni层厚度的SiO2/ta-C/Ni三明治结构，并利用真空热退火的方法生成石墨烯。结果表明：对于40nm ta-C/80nm Ni组合，800℃退火1h生成的石墨烯质量最佳；低于800℃，非晶碳无法完全转化；高于800℃，石墨烯结构易被团聚的Ni颗粒破坏。石墨烯的层数取决于非晶碳厚度，40nm时，无法完全转化为石墨烯，而2nm时，可完全转化。此外，当退火时间长于1h，生成的石墨烯结构容易被破坏。在低温下（400℃，500℃），镍和非晶碳的层间交换无法完全发生；在800℃时，层间交换完全发生，非晶碳转化生成石墨烯。微结构表明，非晶碳转化石墨烯符合金属诱导-层间交换机制。