马里兰大学研究人员发现加热可增强石墨烯电导率_业内资讯_业界资讯__复合材料信息网

浏览: 作者: 时间:2020-03-07
新型焦耳热过程和石墨烯薄膜制备性能记录总结
  马里兰大学研究人员发现,高温加热后的还原氧化石墨烯(RGO)薄膜的电导率和迁移率均创历史新高。[Wang et al., Materials Today (2017), doi: 10.1016/j.mattod.2017.10.008].
  石墨烯所具有的优越性能促使人们在许多领域探索和应用这种材料。它可以通过三种不同的方式产生:机械剥离法、化学气相沉积法(CVD)和化学修饰法。但由于机械剥离的产率极低,化学气相沉积法成本高,所以化学修饰法已成为石墨烯生产应用最广泛的方法。
  通常,化学修饰法会产生一种石墨烯的合成前驱体,称为氧化石墨烯(GO),它是一种含有不同含氧官能团的单层石墨。还原氧化石墨烯(RGO)类似于原始石墨烯,可以通过热、化学、电化学或光化学反应还原产生GO。
  Liangbing Hu解释说:“RGO有着类似石墨烯的结构和电子性质,但是先前报道的电导率和迁移率都很小,这限制了它在许多领域的应用。”
  然而,现在Hu和他的同事们发现,两步热还原过程可以改变其导电率和迁移率,从而开辟新的应用潜力。
  他告诉《今日材料》:“我们得到的还原氧化石墨烯(RGO)电导率最高可到6300S·cm-1,迁移率为320cm2v-1s-1。”
  RGO性能的增强是由于改进了焦耳加热法,即一个独立的GO薄膜首先被加热到1000 K,并在氩气炉中保温一小时,然后让1000K下的RGO薄膜悬浮在衬底上方的真空室中,第二次加热到3000 K。
  Hu说道:“弯曲膜的两步还原法非常新颖,这是实现稳定的3000K焦耳热还原的核心,同时也创造了RGO薄膜的性能记录。”
  研究人员认为,高温热还原过程是用来驱离含氧官能团和其他杂质的,这些物质容易捕获或散布在石墨网络中的电荷载流子。3000K下的RGO显示出了较大的sp2区域。研究团队观察发现,RGO薄膜物理性质的变化似乎能大大提高导电性和迁移率。
  “具有如此之高电导率和迁移率的RGO薄膜可以被应用于很多领域。”胡补充说:“我们制造RGO薄膜的方法非常实用和可靠。”。
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