一种用CO₂直接合成石墨烯的方法

摘要

本发明属于碳材料制备技术领域，提供一种以CO₂为碳源化学气相沉积合成石墨烯的新方法。该方法不使用金属基底以外的其他催化剂，不需要主加热设备以外的其他加热设备，通过先让CO₂在低温下反应生成碳，然后再升高温度退火接着降温的过程，使低温生成的碳最终结晶成石墨烯。通过该方法我们成功合成了石墨烯或石墨烯岛，并通过改变金属基底质量或高温退火温度可以实现石墨烯品质的加工。

主权项

一种以CO₂为碳源CVD合成石墨烯的方法，其特征在于，在一定反应压力下，不使用金属基底以外的其他催化剂，不需要主加热设备以外的其他加热设备，先让CO₂在低温下反应于金属基底表面生成无定形碳，然后再升高温度退火，调节退火和降温阶段气氛组成和降温速率，使低温生成的碳最终结晶成石墨烯；该反应过程包括5个阶段：第①阶段为升温阶段，该阶段我们使用的是Ar和H₂的混合气，第②阶段为低温反应阶段，该阶段只使用H₂和CO₂；第③阶段是再次升温阶段，使用的是Ar和H₂的混合气；第④阶段为高温退火阶段，该阶段使用Ar和H₂的混合气；第⑤阶段为降温阶段，该阶段使用Ar和H₂的混合气；5个反应阶段的气流比例为：第①阶段使用的气流比为Ar/H₂＝45/2，第②阶段使用的气流比为H₂/CO₂＝5/2，温度为700℃，时间为60分钟，第③阶段使用的气流比为Ar/H₂＝45/2，时间为20分钟，第④阶段使用的气流比为Ar/H₂＝45/2，温度为1000℃，时间为10分钟，第⑤阶段使用的气流比为Ar/H₂＝45/2。