论文部分内容阅读
石墨烯化学性质稳定、比表面积大、载电子迁移率高、导电性能优异、机械性能高,被广泛应用于传感器、储能器件、疏水材料、场效应晶体管和载体材料等方面。本文以低分子量聚硅烷(Oligomer-Polysilane,o-PS)为原料制备出一种直立生长的石墨烯,沙漠玫瑰石形石墨烯(Desert Rose stone-like graphene,DRG)。本文主要是对DRG的疏水性能、气敏性能和石墨烯的化学性能进行相关研究,并初步探究其应用。研究过程中采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱等表征方法对物质的形貌和结构进行分析。本论文的工作如下:1、通过各种表征方法发现产物DRG是由碳化硅球心和石墨烯表面组成。研究发现DRG和多层石墨烯静态接触角相差较大,多层石墨烯表现为亲水性,而DRG则具有疏水性。此外,超声时间的长短和基底材料会影响DRG薄膜静态接触角。超声时间的延长,接触角的大小是先增大再降低,超声时间为30 min且基底材料为尼龙滤纸时制备的DRG薄膜与水的静态接触角达到最大值146.1?。2、研究结果表面DRG表面上成功负载大量纳米级二氧化锡(SnO2)颗粒。研究发现DRG和SnO2/DRG的复合材料不仅对氨气(NH3)的选择性好,而且对氨气都有响应。高温下,掺杂不同量的SnO2的SnO2/DRG纳米复合材料对NH3的响应值低于未掺杂DRG对NH3的响应值,因为DRG具有p型半导体的特性,而SnO2则是n型半导体,SnO2和DRG在对NH3的响应性上形成拮抗作用。研究还发现温度为49.1℃时,DRG对NH3的响应值达到最高值2.8%。3、为了研究石墨烯的化学性质,采用了多层石墨烯为原料制备出直径为50nm,长度能够达到数毫米碳化硅纳米线(β-SiC)。β-SiC的生长机理可以由气-固生长机理(VS)解释。由于硅粉的表面极易氧化为二氧化硅,原料硅粉被二氧化硅的外膜包裹。高温下,二氧化硅与硅粉反应生成气态的一氧化硅。随后,一氧化硅气体将进一步和原料石墨烯反应,形成最初的碳化硅晶核和一氧化碳。碳化硅晶核为活性位点,一氧化硅气体和一氧化碳在活性位点上不断反应生成线状的β-SiC。