电子束热处理快速制备石墨烯技术

基于碳原子在金属材料中的偏析机理,采用热处理掺碳镍膜的方式制备石墨烯要求升降温速率越快越好。电子束加热的特点是升降温速率极快,短时间内即可将样品加热至所需实验温度,因此本研究提出采用电子束快速热处理的方式制备石墨烯。将掺杂一定碳原子浓度的金属镍膜置于电子束热处理设备中,并在一定温度下对其进行加热。当碳原子浓度为1%时,电子束热处理制备石墨烯的温度区间为1000~1100℃,仅需要5 s热处理时间,即可得到结晶性好、缺陷少的高质量石墨烯。本研究还揭示了电子束作用下碳原子在镍膜中的偏析机理,极大的升降温速率使Ni-C体系在Ni-多层石墨烯和Ni-石墨相区间停留时间极短,镍膜表面多余的碳原子极少,从而形成高质量的单层石墨烯。电子束热处理制备石墨烯的方法效率高、安全性好,提高了石墨烯的应用优势。