石墨烯的最佳来源主要包括甲烷气体和铜箔,其中甲烷是生产石墨烯最常用的碳源,而铜箔则是通过化学气相沉积(CVD)进行大规模生产的首选基底。
甲烷气体作为碳源:
甲烷(CH4)是石墨烯生产中最广泛使用的碳源。它之所以受到青睐,是因为其可用性和为石墨烯层的形成提供碳的效率。在 CVD 过程中,甲烷在高温下分解,释放出的碳原子沉积到基底上,形成石墨烯。甲烷的作用至关重要,因为它为石墨烯的生长提供了必要的碳。不过,这一过程也需要氢气,因为氢气有助于去除无定形碳,提高石墨烯的质量。甲烷和氢气之间的平衡至关重要;比例不当会因氢原子的过度腐蚀而导致石墨烯质量下降。CVD 工艺中的铜箔:
铜箔是通过 CVD 大规模生产石墨烯的首选基底。这种方法由 Li 等人于 2009 年首创,包括在铜箔上分解甲烷以生产大面积均匀的石墨烯薄膜。使用铜箔的优势在于其价格低廉、易于制造,并能生长出缺陷最小的高质量石墨烯。铜箔上的 CVD 工艺具有可扩展性,已被用于工业用途,能够生产几乎无限长度的石墨烯薄膜,这对于满足各种应用中日益增长的需求至关重要。
其他考虑因素: