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Manchester 大学 Geim 领导的研究组 2004 年在 Science 上发表论文[3], 报道了他们用机械剥离法 (mechanical exfoliation)制备得到了最大宽度可达 10 μm 的石墨烯片(图 2). 其方法主要是用氧等离子束在高取向热解石墨(HOPG)表面刻蚀出宽 20 μm-2 mm、深 5 μm 的槽面, 并将其压制在附有光致抗蚀剂的 SiO2/Si 基底上, 焙烧后, 用透明胶带反复剥离出多余的石墨片, 剩余在 Si 晶片上的石墨薄片浸泡于丙酮中, 并在大量的水与丙醇中超声清洗, 去除大多数的较厚片层后得到厚度小于 10 nm 的片层, 这些薄的片层主要依靠范德华力或毛细作用力 (capillary forces)与 SiO2 紧密结合, 最后在原子力显微镜下挑选出厚度仅有几个单原子层厚的石墨烯片层. 此方法可以得到宽度达微米尺寸的石墨烯片, 但不易得到独立的单原子层厚的石墨烯片, 产率也很低, 因此, 不适合大规模的生产及应用.
随后, 这一方法得到了进一步研究并成为制备石墨烯的重要方法之一, Novoselov 等[19]用这种方法制备出了单层石墨烯, 并验证了其能够独立存在; 随后 Meyer 等[20]将机械剥离法制备的含有单层石墨烯的 Si 晶片放置于一个经过刻蚀的金属架上, 用酸将 Si 晶片腐蚀掉, 成功制备了由金属支架支撑的悬空的单层石墨烯, 他们研究后发现单层石墨烯并不是一个平整的平面, 而是平面上有一定高度(5-10 nm)的褶皱; Schleberger 等[21]用该方法在不同基底上制备出石墨烯, 将常用的 SiO2 基底更换为其它的绝缘晶体基底(如 SrTiO3, TiO2, Al2O3 和 CaF2 等), 所制得的石墨烯单层厚度仅为 0.34 nm, 远远小于在 SiO2 基底上制得的石墨烯, 该方法还有利于进一步研究石墨烯与基底的相互作用.
转自知网 石墨烯的制备_功能化及在化学中的应用_胡耀娟 |
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