本發(fā)明涉及石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是石墨烯低溫生長的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯是最近十余年來最為火熱的新材料，是一種典型的二維納米材料，各方面性能優(yōu)異，幾乎成為一種萬能材料。
石墨烯的生長方法有很多種，主要可分為兩個方面：其一，氣相方法，生長的石墨烯為單層或者較少的幾層，通常應(yīng)用于微電子、光電子、光學(xué)、電學(xué)等領(lǐng)域；其二，液相方法，生長的石墨烯為具有較多層數(shù)的層狀材料，通常應(yīng)用于催化、鋰離子電池、超級電容器等領(lǐng)域。
在氣相生長方法中，通常的生長過程為：以cu或sic片為基底，ch4和h2為反應(yīng)氣體，在1000℃以上生長，需要很高的溫度，能耗大，而且產(chǎn)量低。
最近幾年來，人們追求的目標之一是實現(xiàn)石墨烯的低溫氣相生長。
本發(fā)明提供一種超低溫度生長石墨烯的新方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明旨在發(fā)明一種超低溫度下生長石墨烯的新方法。
本發(fā)明提供了一種低溫生長石墨烯的方法，包括如下步驟：
1）以結(jié)晶狀氯化鈉（nacl）為襯底，在其上事先采用磁控濺射方法預(yù)沉積一層厚度為10nm的zn薄膜；
2）將上述預(yù)沉積有zn膜的nacl襯底置于管式電阻爐中，加熱至300-350℃，通入h2-ch4-n2為反應(yīng)氣體，氣體壓強為50-60pa，其中h2:ch4:n2分壓比為25:60:15，反應(yīng)3.5小時；
3）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電源，停止通入n2和ch4，繼續(xù)通入h2氣，并使氣體壓強升至1000pa，利用h2氣冷卻，使樣品快速冷卻至室溫，得到所需的產(chǎn)物。
本發(fā)明還提供了根據(jù)上述低溫生長方法制得的一種石墨烯，該石墨烯為二維層狀結(jié)構(gòu)，層厚2-5nm，豎直生長在襯底上，并互相連接形成多孔結(jié)構(gòu)，孔大約為30-150nm，形貌結(jié)構(gòu)均勻。
本發(fā)明的有益成果在于：
1）本發(fā)明的低溫生長石墨烯的方法，采用nacl為襯底，在其上預(yù)沉積一層zn薄膜，并在混合氣體中加入n2，利用界面的相互活化和協(xié)調(diào)催化作用，以及n2氣體在表面的吸附和輔助催化效果，可使生長溫度降低至300℃，這是石墨烯生長的非常低的溫度，也是本發(fā)明的主要優(yōu)勢。
2）本發(fā)明的低溫生長石墨烯的方法，所制備的石墨烯形貌結(jié)構(gòu)均一，具有多孔結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，可在鋰離子電池、超級電容器、催化、光電等諸多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
3）本發(fā)明的低溫生長石墨烯的方法，大幅度降低了可以生長石墨烯的溫度，而且成品率高，設(shè)備簡單，操作方便，易于推廣，可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
附圖說明
圖1為實施例1得到的低溫生長石墨烯材料的掃描電子顯微鏡（sem）圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1
1）以結(jié)晶狀氯化鈉（nacl）為襯底，在其上事先采用磁控濺射方法預(yù)沉積一層厚度為10nm的zn薄膜；
2）將上述預(yù)沉積有zn膜的nacl襯底置于管式電阻爐中，加熱至300℃，通入h2-ch4-n2為反應(yīng)氣體，氣體壓強為55pa，其中h2:ch4:n2分壓比為25:60:15，反應(yīng)3.5小時；
3）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電源，停止通入n2和ch4，繼續(xù)通入h2氣，并使氣體壓強升至1000pa，利用h2氣冷卻，使樣品快速冷卻至室溫，得到所需的產(chǎn)物。
實施例2
1）以結(jié)晶狀氯化鈉（nacl）為襯底，在其上事先采用磁控濺射方法預(yù)沉積一層厚度為10nm的zn薄膜；
2）將上述預(yù)沉積有zn膜的nacl襯底置于管式電阻爐中，加熱至350℃，通入h2-ch4-n2為反應(yīng)氣體，氣體壓強為50pa，其中h2:ch4:n2分壓比為25:60:15，反應(yīng)3.5小時；
3）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電源，停止通入n2和ch4，繼續(xù)通入h2氣，并使氣體壓強升至1000pa，利用h2氣冷卻，使樣品快速冷卻至室溫，得到所需的產(chǎn)物。
實施例3
1）以結(jié)晶狀氯化鈉（nacl）為襯底，在其上事先采用磁控濺射方法預(yù)沉積一層厚度為10nm的zn薄膜；
2）將上述預(yù)沉積有zn膜的nacl襯底置于管式電阻爐中，加熱至300℃，通入h2-ch4-n2為反應(yīng)氣體，氣體壓強為60pa，其中h2:ch4:n2分壓比為25:60:15，反應(yīng)3.5小時；
3）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電源，停止通入n2和ch4，繼續(xù)通入h2氣，并使氣體壓強升至1000pa，利用h2氣冷卻，使樣品快速冷卻至室溫，得到所需的產(chǎn)物。
采用掃描電子顯微鏡對各實施例制得的最終產(chǎn)物石墨烯進行微觀形貌觀察，如圖1為實施例1得到的低溫生長石墨烯材料的掃描電子顯微鏡（sem）圖。圖中顯示所生長的石墨烯為二維層狀結(jié)構(gòu)，層厚2-5nm，豎直生長在襯底上，并互相連接形成多孔結(jié)構(gòu)，孔大約為30-150nm，形貌結(jié)構(gòu)均勻。另外實施例2或?qū)嵤├?生長得到的石墨烯微觀形貌與實施例1類似。
本發(fā)明一種低溫生長石墨烯的方法，采用nacl為襯底，在其上預(yù)沉積一層zn薄膜，并在混合氣體中加入n2，利用界面的相互活化和協(xié)調(diào)催化作用，以及n2氣體在表面的吸附和輔助催化效果，可使生長溫度降低至300℃，這是石墨烯生長的非常低的溫度，也是本發(fā)明的關(guān)鍵。
以上所述，將僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。