石墨烯的制備及其場發(fā)射性能研究

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1、摘要摘要石墨烯或稱納米石墨片，是指一種由單層六角元胞碳原子組成的蜂窩狀二維晶體。作為碳納米管的組成，它和碳納米管有著許多共同的性質(zhì)，如很高的導熱性和導電率。更重要的是它的厚度為0．34nm，尺度為幾微米到幾十微米，這樣石墨烯有很高的長徑比(長度和厚度的比值)，使石墨烯能成為很好的場發(fā)射材料。本論文正是針對上述的特點，以石墨烯為研究對象，在深入分析石墨烯制備和改性機理的基礎上，對石墨烯的制備工藝和石墨烯的應用作了創(chuàng)新性和探索性研究。主要內(nèi)容為：1．詳細研究了石墨烯的制備原理和流程，提出了不同的制備方法制備出氧化程度更高，穩(wěn)定性更好的氧

2、化石墨烯。2．詳細研究了各種石墨烯自支撐膜的制備方法，對方法進行了改良。對氧化石墨烯還原成石墨烯的機理進行詳細的分析和研究。3．研究了石墨烯自支撐膜的場發(fā)射性能，并研究其場發(fā)射機理。4．采用等離子體處理的方法對石墨烯自支撐膜進行表面改性，研究其改性機制并對改性的條件進行對比和優(yōu)化，并研究改性后的場發(fā)射性能提高的機理。5．研究石墨烯自身和改性后的親疏水性能。6．石墨烯自支撐膜卷曲后的邊緣場發(fā)射性能研究。7．以石墨烯自支撐膜作為柔性襯底，生長碳納米管并研究其場發(fā)射性能。關鍵詞：石墨烯，自支撐膜，場發(fā)射，柔性，等離子體處理ABSTRACT

3、Grapheneisatwodimensionalmaterialwinlhexagonalcrystallattice．Asbasicconsistofcarbonnanotubes(CNTs)，graphenesharesmanysimilarproperties誦tllCNTs，suchasgoodthermalconductivity,andexcellentelectricalconductivity．Moreover,thelittlethickness(ataboutlnm)makesthegraphenehiglla

4、spectratio(ratiooflateralsizetothickness)，whichmaymakeitcompetentforfieldemission．Inthisthesis，theinvestigationfocusesonthepreparationandthebasicmodificationmechanismsofgraphene．Thenthepreparationandapplicationaleexploredandinvestigatedforgraphene．Themainresultsareasfo

5、llows：1．Themechanismandprocessofthegraphenepreparationareinvestigated,andmodifiedthemethodtopreparethegrapheneoxidemoreoxidizedandstable．2．Comparingthedifferentprocessforfree-standinggraphenepaper,andmodifiedthepreparationmethod．Theeffectsofgrapheneoxidereuductionalest

6、udiedindetailand也erel撕vemechanismsarediscussed．3．Fieldemissionbehaviorofthefree-standinggraphenepaperisinvestigated，andtheemissionmechanismsarediscussed．4．Surfacemodificationoffree—standinggraphenepaperhasbeentakenbyplasma．Differentexperimentalparameterhasbeencompareda

7、nddiscussed．AndthemechanismofthefieldemisMonenhancementafterplasmatreatmenthasbeenstudied．5．Hydrophobicpropertiesofgraphenepaperandthepost-treatedonearebothstudied．6．Wedgefieldemissionofcurledgraphenepaperhasbeenstudied．7．Carbonnanotubeshasbeengrownontheflexiblefree—st

8、andinggraphenepaper,andthefieldemissionpropertieshasalsobeenstudied．Keywords：graphene，free-standingpaper,fieldemissio