石墨烯纳米带的制备

天元航材化工原料厂家的小编今天给大家介绍下关于石墨烯纳米带的制备的相关介绍，我们是一家生产销售六方氮化硼，白石墨等氮化硼化工原料的厂家，已有50年的生产工艺经验，石墨烯纳米带是什么？石墨烯纳米带如何制备的?一起来看看吧！

近年来，纳米结构的石墨烯由于其电子特性的可调性及其在纳米电子学和自旋电子学等许多领域的潜在应用而得到了广泛的研究,此外一般而言,石墨烯纳米结构是在超高真空中合成的，当从这种惰性环境中移除时，它们有限的稳定性可能会影响它们的适用性。
石墨烯纳米带（GNR）是准一维石墨烯纳米结构，可以根据结构表现出准金属或半导体特性。该属性取决于GNR的手性，包括宽度、晶格取向和边缘结构。GNR根据边缘结构不同可分为“之字形”（ZZ）和“扶手椅”（AC）。GNR具有高迁移率和载流能力，并且由于量子限制和边缘效应能够打开带隙。这使得GNR成为纳米级mosFET、自旋电子器件和片上互连的有希望的候选者。
一些研究表明，当石墨烯和H-BN通过范德华堆积和平面共价键合形成异质结时，它们的化学/机械稳定性可以表现出明显的优势，并且可能出现不同于单独的石墨烯或H-Bn的新的电学性质。
迄今为止，人们对石墨烯的制备方法进行了各种研究，并取得了很大进展。其基本思路可分为两种：一种是以天然石墨为原料，从大到小剥离，得到单层石墨烯材料；另一种是从小碳原子到大碳原子合成GNR。然而，如何大批量制备高质量的石墨烯仍是学术界亟待解决的问题。
自上而下法是目前较为成熟的方法之一，即通过一系列方法将大的GNR、石墨烯晶体、碳纳米管等转化为所需尺寸的纳米带。这种方法不能提供均匀的超窄带宽度和原子精确边缘，但相比制备方法可以大规模合成GNRs，从下到上，从上到下制备石墨烯纳米带，主要是通过转移机械剥离单层石墨烯薄膜到h-BN表面，然后通过氢等离子体各向异性刻蚀得到不同宽度的石墨烯纳米带。
从h-BN表面自下而上制备石墨烯纳米带可分为阶梯外延生长法和模板法两种方法。首先，对机械剥离的H-Bn样品表面进行高温退火处理，以获得干净平整的H-BN表面。然后，在还原气氛中，使用金属纳米颗粒在H-BN表面蚀刻出具有直边且方向和宽度可控的单原子层。然后，通过CVD方法在凹槽中外延生长石墨烯。在石墨烯纳米带的生长过程中，纳米带两侧台阶处的成核势垒小于表面。因此，通过控制生长温度、压力和生长气体流量比，可以仅在h-BN纳米带中生长石墨烯纳米带。
从h-BN表面自下而上制备石墨烯纳米带可分为阶梯外延生长法和模板法两种方法。首先，对机械剥离的H-Bn样品表面进行高温退火处理，以获得干净平整的H-BN表面。然后，在还原气氛中，使用金属纳米颗粒在H-BN表面蚀刻出具有直边且方向和宽度可控的单原子层。然后，通过CVD方法在凹槽中外延生长石墨烯。在石墨烯纳米带的生长过程中，纳米带两侧台阶处的成核势垒小于表面。因此，通过控制生长温度、压力和生长气体流量比，可以仅在h-BN纳米带中生长石墨烯纳米带。
GNRs的制备方法可归纳如下：
(a)物理化学方法：将碳纳米管嵌入聚合物基质中，然后进行氩等离子体处理，形成未折叠的碳纳米管结构，进一步得到GNR。
(b)涉及可能破坏碳-碳键的酸反应的化学途径方法，例如作为氧化剂的硫酸(H2SO4)和高锰酸钾(KMnO4)；
(c)多壁碳纳米管(MWCNT)的嵌入剥离方法，包括在液态NH3和Li中处理，然后使用HCl和热处理进行剥离；
(d)催化方法，其中金属纳米颗粒像剪刀一样纵向“切割”碳纳米管；
(e)电流通过CNT的电学方法；
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参考资料：https://max.book118.com/html/2018/1221/8114060100001140.shtm