Mauruuru koe mo te toro ki Nature.com. Ko te putanga o te pūtirotiro e whakamahia ana e koe he iti te tautoko CSS. Mo nga hua pai, ka tūtohu kia whakamahia e koe he putanga hou ake o to kaitirotiro (whakawetohia ranei te Aratau Hototahi ki Internet Explorer). I tenei wa, ki te whakarite i te tautoko tonu, kei te whakaatu matou i te papanga me te kore taana, JavaScript ranei.
Ko nga kiriata graphite Nanoscale (NGFs) he mea nano tino pakari ka taea te whakaputa ma te whakangao matū matū kohu, engari kei te noho tonu nga paatai mo te ngawari o te whakawhiti me te pehea o te morphology o te mata ki te whakamahi i nga taputapu whakatipuranga. I konei ka whakaatuhia e matou te tipu o te NGF i nga taha e rua o te pepa nika polycrystalline (te horahanga 55 cm2, te matotoru tata ki te 100 nm) me tana whakawhitinga polymer-kore (mua me muri, te horahanga ki te 6 cm2). Na te ahua o te konumohe whakakorikori, he rereke nga kiriata waro e rua ki o raatau ahuatanga tinana me etahi atu ahuatanga (penei i te taratara o te mata). Ka whakaatuhia e matou ko nga NGF me te taha taratara o muri e pai ana mo te rapu NO2, ko nga NGF ngawari me te kaha ake o te whakahaere i te taha o mua (2000 S / cm, te parenga pepa - 50 ohms / m2) ka taea te whakahaere i te pai. te hongere, te hiko ranei o te pūtau solar (i te mea ka tukuna e ia te 62% o te marama kitea). I roto i te katoa, ka taea e nga tikanga whakatipu me te kawe waka te awhina i te NGF hei rauemi waro rereke mo nga tono hangarau kaore e pai ana nga kiriata graphene me te micron-matotoru.
Ko te graphite he rauemi ahumahi e whakamahia nuitia ana. Otirā, he iti noa te kiato papatipu o te kauwhata me te kaha o te waiariki me te kawe hiko i roto i te rererangi, a he tino pumau ki nga taiao wera me nga taiao matū1,2. Ko te kauwhata flake he rauemi timatanga rongonui mo te rangahau graphene3. Ina tukatukahia ki nga kiriata kikokore, ka taea te whakamahi i roto i te tini o nga tono, tae atu ki nga totohu wera mo nga taputapu hiko penei i nga waea atamai4,5,6,7, hei taonga kaha i roto i nga puoro8,9,10 me te whakamarumaru pokanoa electromagnetic11. 12 me nga kiriata mo te lithography i roto i te ultraviolet tino nui13,14, whakahaere takere i roto i nga pūtau solar15,16. Mo enei tono katoa, he painga nui mena ka ngawari te whakaputa me te kawe i nga waahanga nui o nga kiriata graphite (NGF) me nga matotoru e whakahaerehia ana i te nanoscale <100 nm.
He maha nga tikanga ka mahia nga kiriata graphite. I tetahi take, i whakamahia te whakauru me te roha whai muri i te whakamohoatanga hei whakaputa i nga tawerewere graphene10,11,17. Me tukatuka ano nga tawerewere ki nga kiriata e tika ana te matotoru, a he maha nga ra e roa ana ki te whakaputa pepa kauwhata matotoru. Ko tetahi atu huarahi ko te tiimata me nga tohu toka toka. I roto i te ahumahi, ka warohia nga rau polymers (i te 1000–1500 °C) katahi ka whakamaaramatia (i te 2800–3200 °C) kia pai te hanganga o nga rawa paparanga. Ahakoa he tiketike te kounga o enei kiriata, he mea nui te kohi hiko1,18,19 me te iti rawa o te matotoru he iti ki etahi microns1,18,19,20.
He tikanga rongonui mo te hanga graphene me te ultrathin graphite kiriata (<10 nm) me te kounga o te hanganga me te utu whaitake21,22,23,24,25,26,27. Heoi, ka whakatauritea ki te tipu o te graphene me te ultrathin graphite films28, ko te tipu-nui-a-rohe me te tono o te NGF ma te whakamahi CVD he iti ake te torotoro11,13,29,30,31,32,33.
Ko nga kiriata graphene me te graphite kua whakatipuria e te CVD me whakawhiti ki nga taputapu mahi34. Ko enei whakawhitinga kiriata angiangi e rua nga tikanga matua35: (1) te whakawhiti kore etch36,37 me te (2) te whakawhiti matū maku etch-based (tautokohia te turanga)14,34,38. Kei ia tikanga etahi painga me nga huakore, me whiriwhiri i runga i te tikanga o te tono, pera me te korero i etahi atu wahi35,39. Mo nga kiriata graphene/graphite i whakatipuhia i runga i nga taputapu catalytic, whakawhiti ma nga tikanga matū maku (ko te polymethyl methacrylate (PMMA) te paparanga tautoko e whakamahia nuitia ana) ka noho tonu hei whiringa tuatahi13,30,34,38,40,41,42. Ko koe et al. I whakahuahia kaore he polymer i whakamahia mo te whakawhiti NGF (te rahi o te tauira e tata ana ki te 4 cm2)25,43, engari kaore he korero mo te pumau o te tauira me te / ranei te whakahaere i te wa whakawhiti; Ko nga tukanga matū maku e whakamahi ana i nga polymers he maha nga waahanga, tae atu ki te tono me te tango i muri mai i te paparanga polymer patunga tapu30,38,40,41,42. He ngoikoretanga o tenei tukanga: hei tauira, ka taea e nga toenga polymer te whakarereke i nga ahuatanga o te kiriata tipu38. Ka taea e etahi atu tukatuka te tango i te toenga polymer, engari ko enei waahanga taapiri ka piki ake te utu me te wa o te hanga kiriata38,40. I te wa o te tipu o te CVD, ka waiho he paparanga graphene kaua ki te taha o mua anake o te pepa whakakorikori (te taha e anga ana ki te rere mamaoa), engari ki tona taha hoki. Heoi ano, ko te mea whakamutunga ka kiia he hua ururua ka taea te tango tere e te plasma ngohengohe38,41. Ka taea e te hangarua tenei kiriata te whakanui ake i nga hua, ahakoa he iti ake te kounga o te kiriata waro kanohi.
I konei, ka ripoatahia e matou te whakaritenga o te tipu angiangi-tauine bifacial o NGF me te kounga teitei o te hanganga i runga i te polycrystalline nickel foil na CVD. I aromatawaihia he pehea te paheketanga o te mata o mua me muri o te pepa ki te ahua me te hanganga o te NGF. Ka whakaatu ano hoki matou i te utu whai hua me te pai ki te taiao te whakawhiti polymer-kore utu o te NGF mai i nga taha e rua o te nickel foil ki runga i nga taputapu maha me te whakaatu he pehea te pai o nga kiriata o mua me muri mo nga momo tono.
Ko nga waahanga e whai ake nei ka matapaki i nga momo matotoru o te kiriata kauwhata i runga i te maha o nga paparanga kauwhata kua tapae: (i) paparanga kauwhata kotahi (SLG, 1 paparanga), (ii) etahi kauwhata paparanga (FLG, <10 paparanga), (iii) graphene paparanga maha ( MLG, 10-30 paparanga) me (iv) NGF (~300 paparanga). Ko te mea whakamutunga ko te tino matotoru e kiia ana ko te ōrau o te horahanga (tata ki te 97% te horahanga mo ia 100 µm2)30. Koia te take i kiia ai te kiriata katoa he NGF.
Ko nga pepa nickel polycrystalline e whakamahia ana mo te whakahiato o te graphene me nga kiriata graphite he rereke nga kakano na te mea i hangaia me te tukatuka o muri. No tata nei i ripoatahia e matou he rangahau hei arotau i te tukanga tipu o NGF30. E whakaatu ana matou ko nga tawhā tukanga penei i te wa whakaene me te pehanga ruma i te wa o te tipu ka whai waahi nui ki te whiwhi NGF o te matotoru rite. I konei, i tirotirohia ano e matou te tipu o te NGF i runga i nga mata orohia o mua (FS) me te tuara (BS) o te pepa nika (Fig. 1a). E toru nga momo tauira FS me BS i tirotirohia, kua whakarārangihia ki te Ripanga 1. I runga i te tirohanga tirohanga, ka kitea te tipu riterite o te NGF i nga taha e rua o te pepa nickel (NiAG) ma te rereke o te tae o te nui o te tïpako Ni mai i te ahua o te hiriwa whakarewa. hina ki te tae hina hina (Fig. 1a); i whakamanahia nga inenga moroiti (Fig. 1b, c). Ko te tuāwhiorangi Raman o FS-NGF i kitea i roto i te rohe kanapa me te tohu e nga pere whero, puru me te karaka i te Whakaahua 1b kei te Whakaatu 1c. Ko nga ahuatanga Raman tihi o te graphite G (1683 cm−1) me te 2D (2696 cm−1) e whakapumau ana i te tipu o te NGF tino tioata (Fig. 1c, Ripanga SI1). Puta noa i te kiriata, i kitea te mana nui o Raman spectra me te tauwehenga kaha (I2D/IG) ~0.3, i te mea ko Raman spectra me I2D/IG = 0.8 kaore i kitea. Ko te kore o nga tihi kino (D = 1350 cm-1) i roto i te kiriata katoa e tohu ana i te kounga teitei o te tipu NGF. He rite nga hua Raman i whiwhi i te tauira BS-NGF (Whakaahua SI1 a me b, Ripanga SI1).
Whakatauritenga o NiAG FS- me BS-NGF: (a) Whakaahua o te tauira NGF (NiAG) angamaheni e whakaatu ana i te tipu o te NGF i te tauine angiangi (55 cm2) me nga tauira BS- me FS-Ni, (b) FS-NGF Ko nga whakaahua/ Ni i whiwhihia e te karuiti whatu, (c) te ahua o Raman spectra i tuhia ki nga tuunga rereke i te röpü b, (d, f) nga whakaahua SEM i nga whakanuinga rereke i runga i te FS-NGF/Ni, (e, g) nga whakaahua SEM i nga whakanui rereke. Tautuhi BS -NGF/Ni. Ko te pere puru e tohu ana i te rohe FLG, ko te pere karaka e tohu ana i te rohe MLG (e tata ana ki te rohe FLG), ko te pere whero e tohu ana i te rohe NGF, me te pere magenta e tohu ana i te kopaki.
I te mea ko te tipu ka whakawhirinaki ki te matotoru o te taputapu tuatahi, te rahi o te karaihe, te whakatakotoranga, me nga rohe o te witi, ko te whakatutuki i te mana tika o te matotoru NGF i runga i nga waahanga nui ka noho tonu he wero20,34,44. I whakamahia e tenei rangahau nga korero i whakaputaina e matou i mua30. Ko tenei tukanga ka puta he rohe kanapa o te 0.1 ki te 3% mo ia 100 µm230. I nga waahanga e whai ake nei, ka whakaatuhia e matou nga hua mo nga momo rohe e rua. Ko nga whakaahua SEM whakanui teitei e whakaatu ana i te maha o nga waahi rereke kanapa i nga taha e rua (Fig. 1f, g), e tohu ana i te aroaro o nga rohe FLG me MLG30,45. I whakapumautia ano tenei e te whakamarara a Raman (Fig. 1c) me nga hua TEM (i korerohia i muri mai i te waahanga "FS-NGF: hanganga me nga taonga"). Ko nga rohe FLG me MLG i kitea i runga i nga tauira FS- me BS-NGF / Ni (NGF mua me muri i tupu i runga i Ni) kua tupu pea i runga i nga kakano Ni (111) nui i hangaia i te wa o mua i te annealing22,30,45. I kitea te kopaki i nga taha e rua (Fig. 1b, kua tohua ki nga pere papura). He maha nga wa ka kitea enei kopa i roto i nga kiriata graphene me te graphite kua tipuhia e te CVD na te nui o te rereketanga o te whakarea o te roha wera i waenga i te kauwhata me te substrate nickel30,38.
I whakapumautia e te ahua AFM ko te tauira FS-NGF he pai ake i te tauira BS-NGF (Figure SI1) (Figure SI2). Ko nga uara taratara o FS-NGF/Ni (Fig. SI2c) me te BS-NGF/Ni (Fig. SI2d) he 82 me te 200 nm (kua ine ki runga i te horahanga 20 ×). 20 μm2). Ko te taratara teitei ka taea te mohio i runga i te tātaritanga mata o te pepa nickel (NiAR) i te ahua kua riro mai (Whakaahua SI3). Ko nga whakaahua SEM o te FS me te BS-NiAR e whakaatuhia ana i roto i nga Whakaahua SI3a–d, e whakaatu ana i nga momo ahua rereke o te mata: he matūriki porowhita nano-me te micron-rahi te kohao FS-Ni, ko te pepa BS-Ni kaore i whakakorikoria e whakaatu ana i te arawhata whakaputa. hei matūriki me te kaha nui. me te heke. Ko nga whakaahua taumira iti me te teitei o te pepa nickel nickel (NiA) e whakaatuhia ana i te Whakaahua SI3e–h. I roto i enei whika, ka taea e tatou te kite i te maha o nga matūriki nickel te rahi micron i nga taha e rua o te pepa nickel (Fig. SI3e–h). Ko nga kakano nui pea he Ni(111) te ahua o te mata, pera i te korero i mua30,46. He nui nga rereketanga o te ahua o te nickel foil i waenga i te FS-NiA me te BS-NiA. Ko te teitei ake o te BS-NGF/Ni na te kore o te mata o te BS-NiAR, he tino taratara tonu te mata ahakoa i muri i te whakaene (Whakaahua SI3). Ko tenei ahua o te ahua o te mata i mua i te tukanga tipu ka taea te whakahaere i te taratara o te graphene me nga kiriata graphite. Me tohu ko te tïpako taketake i mahia ano he witi i te wa o te tipu o te graphene, he iti te heke o te rahi o te witi me te piki ake te taratara o te mata o te tïpako i whakaritea ki te pepa annealed me te kiriata catalyst22.
Ko te whakatikatika i te taratara o te mata o te tïpako, te wa annealing (te rahi o te witi)30,47 me te mana tuku43 ka awhina i te whakaiti i te riterite o te matotoru NGF rohe ki te µm2 me/ranei te tauine nm2 (ara, nga rereketanga matotoru o etahi nanometera). Hei whakahaere i te taratara o te mata o te tïpako, ka taea te whakaaro ki nga tikanga penei i te whakakorikori hiko o te pepa nickel e hua ana48. Ko te pepa nickel i mua i te maimoatanga ka taea te whakahiato i te pāmahana iti (< 900 °C) 46 me te wa (< 5 min) hei karo i te hanganga o nga karepe Ni(111) nui (he painga mo te tipu FLG).
Ko te SLG me te FLG graphene e kore e kaha ki te tu atu i te makuku o te mata o te waikawa me te wai, e hiahia ana ki nga papa tautoko miihini i te wa o nga tukanga whakawhiti matū maku22,34,38. He rereke ki te whakawhitinga matū maku o te graphene38 paparanga kotahi e tautokohia ana e te polymer, i kitea e matou ko nga taha e rua o te NGF kua tipu ka taea te whakawhiti me te kore tautoko polymer, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 2a (tirohia te Whakaahua SI4a mo etahi atu taipitopito). Ko te whakawhiti i te NGF ki tetahi tïpako ka timata ma te makuku o te kiriata Ni30.49 o raro. Ko nga tauira NGF/Ni/NGF kua tipu i te po i tuuhia ki te 15 mL o te 70% HNO3 kua diluted ki te 600 mL o te wai deionized (DI). I muri i te whakakorenga o te Ni foil, ka noho tonu te FS-NGF ki runga i te mata o te wai, ka rite ki te tauira NGF / Ni / NGF, i te wa e rumakina ana a BS-NGF ki te wai (Fig. 2a,b). Katahi ka whakawhitia te NGF taratahi mai i tetahi ipurau kei roto he wai whakaonona hou ki tetahi atu ipurau, ka tino horoia te NGF taratahi, e wha ki te ono nga wa e tukurua ana i roto i te rihi karaihe concave. I te mutunga, ka whakanohoia te FS-NGF me te BS-NGF ki runga i te taputapu e hiahiatia ana (Fig. 2c).
Ko te tukanga whakawhiti matū makutu-kore-kore mo te NGF i whakatipuhia i runga i te pepa nickel: (a) Te hoahoa rere o te tukanga (tirohia te Whakaahua SI4 mo etahi atu taipitopito), (b) He whakaahua matihiko o te NGF kua wehea i muri i te werohanga Ni (2 tauira), (c) Tauira FS – me te BS-NGF te whakawhiti ki te SiO2/Si tïpako, (d) FS-NGF te whakawhiti ki te tïpako polymer opaque, (e) BS-NGF mai i te tauira rite ki te röpü d (wehea kia rua ngä wähanga), ka whakawhitia ki te pepa C whakakikoruatia koura. me Nafion (te tïpako maramara ngawari, nga taha kua tohua ki nga kokonga whero).
Kia mahara ko te whakawhitinga SLG e mahia ana ma te whakamahi i nga tikanga whakawhiti matū maku e hiahia ana kia 20–24 haora te katoa o te wa tukatuka 38 . Na te tikanga whakawhiti polymer-kore e whakaatuhia ana i konei (Whakaahua SI4a), ka tino heke te wa tukatuka whakawhiti NGF (tata ki te 15 haora). Ko te tukanga ko: (Step 1) Whakaritea he otinga tarai me te tuu i te tauira ki roto (~ 10 meneti), ka tatari mo te po mo te Ni etching (~ 7200 meneti), (Step 2) Horoi ki te wai deionized (Step - 3) . rokiroki i roto i te wai whakaheke, whakawhiti ranei ki te tïpako i whäia (20 min). Ko te wai e mau ana i waenga i te NGF me te kopu nui ka tangohia e te mahi kapi (ma te pepa blotting)38, katahi ka tangohia nga toenga wai ma te whakamaroke maori (tata ki te 30 min), ka mutu ka whakamarokehia te tauira mo te 10 min. min i roto i te oumu korehau (10–1 mbar) i te 50–90 °C (60 min) 38.
E mohiotia ana te graphite ki te tu atu i te wai me te hau i nga pāmahana tino tiketike (≥ 200 °C)50,51,52. I whakamatauria e matou nga tauira ma te whakamahi i te Raman spectroscopy, SEM, me te XRD i muri i te rokiroki i roto i te wai whakaheke i te pāmahana rūma me nga ipu hiri mo nga waahi katoa mai i nga ra torutoru ki te tau kotahi (Whakaahua SI4). Karekau he paheketanga ka kitea. Ko te ahua 2c e whakaatu ana i te FS-NGF me te BS-NGF i roto i te wai whakaheke. I mauhia e matou i runga i te SiO2 (300 nm) / Si substrate, pera i te timatanga o te Whakaahua 2c. I tua atu, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 2d,e, ka taea te whakawhiti tonu te NGF ki nga momo taputapu penei i te polymers (Thermabright polyamide mai i Nexolve me Nafion) me te pepa waro kua pania ki te koura. Ko te FS-NGF maanu i ngawari ki te whakanoho ki runga i te taputapu whaainga (Fig. 2c, d). Heoi, he uaua ki te hapai i nga tauira BS-NGF nui ake i te 3 cm2 ina ruku katoa ki te wai. I te nuinga o te wa, ka timata ratou ki te huri ki roto i te wai, na te pohehe o te whakahaere i etahi wa ka pakaru ki nga wahanga e rua, e toru ranei (Whakaahua 2e). I te nuinga, i taea e matou te whakatutuki i te whakawhitinga polymer-kore o te PS- me te BS-NGF (te whakawhiti korekore tonu me te kore NGF / Ni / NGF tipu i te 6 cm2) mo nga tauira ki te 6 me te 3 cm2 i roto i te rohe, ia. Ko nga toenga nui, iti ranei ka taea te (maamaa te kite i roto i te wairewa tarai, i te wai whakakorehia ranei) i runga i te tïpako e hiahiatia ana (~1 mm2, Whakaahua SI4b, tirohia te tauira i whakawhitia ki te matiti parahi penei i te "FS-NGF: Hanganga me nga Ahuatanga (kua matapakihia) i raro i te "Hanga me nga Taonga"), he taonga ranei hei whakamahi a meake nei (Whakaahua SI4). I runga i tenei tohu, ka whakaarohia e matou ka taea te whakaora i te NGF i roto i nga hua o te 98-99% (i muri i te tipu mo te whakawhitinga).
Ko nga tauira whakawhiti kaore he polymer i tātarihia i roto i nga korero. Ko nga ahuatanga o te ahua o te mata i whiwhi i runga i te FS- me te BS-NGF / SiO2 / Si (Fig. 2c) ma te whakamahi i te miihini whakaata (OM) me nga whakaahua SEM (Fig. SI5 me te Fig. 3) i whakaatu ko enei tauira i whakawhitihia me te kore he miihini. Ka kitea te kino o te hanganga penei i te kapiti, i nga rua, i nga waahi tuwhera ranei. Ko nga pupuhi i runga i te NGF tipu (Fig. 3b, d, i tohuhia e nga pere papura) ka noho tonu i muri i te whakawhitinga. Ko nga FS- me nga BS-NGF e rua he rohe FLG (nga rohe kanapa e tohuhia ana e nga pere kikorangi i te Whakaahua 3). He mea whakamiharo, he rereke ki nga rohe kua pakaru i te nuinga o te wa i te whakawhiti polymer o nga kiriata graphite ultrathin, he maha nga rohe micron-rahi FLG me MLG e hono ana ki te NGF (kua tohuhia e nga pere kikorangi i te Whakaahua 3d) i whakawhitia kaore he kapiti, he pakaru ranei (Whakaahua 3d) . 3). . I whakapumauhia ano te pono o te miihini ma te whakamahi i nga whakaahua TEM me te SEM o NGF i whakawhitia ki runga i nga matiti parahi-wao-wao, i korerohia i muri mai ("FS-NGF: Hanganga me nga Taonga"). Ko te BS-NGF/SiO2/Si kua whakawhitia he taratara ake i te FS-NGF/SiO2/Si me nga uara rms o 140 nm me 17 nm, e whakaatuhia ana i te Whakaahua SI6a me te b (20 × 20 μm2). Ko te uara RMS o NGF i whakawhitia ki te SiO2/Si tïpako (RMS <2 nm) he tino iti iho (mo te 3 wa) i to NGF i tupu ki runga i te Ni (Whakaahua SI2), e tohu ana ka rite pea te taratara atu ki te mata Ni . I tua atu, ko nga whakaahua AFM i mahia i runga i nga taha o nga tauira FS- me BS-NGF / SiO2 / Si i whakaatu i te matotoru NGF o 100 me 80 nm, ia (Fig. SI7). Ko te iti ake o te matotoru o te BS-NGF he hua pea na te kore e kitea tika te mata ki te hau o mua.
Whakawhiti NGF (NiAG) kaore he polymer i runga i te wafer SiO2 / Si (tirohia te Whakaahua 2c): (a, b) nga whakaahua SEM o te whakawhiti FS-NGF: iti me te teitei teitei (e rite ana ki te tapawha karaka i roto i te panui). Nga waahi angamaheni) – a). (c,d) Ko nga whakaahua SEM o te whakawhiti BS-NGF: te iti me te teitei teitei (e rite ana ki te waahi angamaheni e whakaatuhia ana e te tapawha karaka i te papa c). (e, f) nga whakaahua AFM o nga FS- me BS-NGF kua whakawhitia. Ko te pere puru he tohu mo te rohe FLG - he rereke kanapa, he pere cyan - he rereke MLG pango, he pere whero - he rereke te pango e tohu ana i te rohe NGF, ko te pere magenta he tohu mo te kopaki.
Ko te hanganga matū o te tipu me te whakawhiti FS- me BS-NGF i tātarihia e te X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (Fig. 4). I kitea he tihi ngoikore i roto i te waahanga ine (Fig. 4a, b), e rite ana ki te Ni substrate (850 eV) o te tipu FS- me BS-NGFs (NiAG). Kaore he tihi i roto i te waahanga ine o te whakawhiti FS- me te BS-NGF / SiO2 / Si (Fig. 4c; kaore i te whakaatuhia nga hua rite mo te BS-NGF / SiO2 / Si), e tohu ana kaore he toenga Ni contamination i muri i te whakawhitinga. . Ko nga ahua 4d-f e whakaatu ana i te waahanga teitei o te C 1 s, O 1 s me te Si 2p nga taumata kaha o te FS-NGF / SiO2 / Si. Ko te kaha here o C 1 s o te kauwhata he 284.4 eV53.54. Ko te ahua rarangi o nga tihi kauwhata e kiia ana he hangarite, penei i te Whakaahua 4d54. I whakapumautia ano hoki e te taumata-tiketike-nui C 1 s spectrum (Fig. 4d) te whakawhiti parakore (ara, kaore he toenga polymer), e rite ana ki nga rangahau o mua38. Ko nga whanui raina o te C 1 s spectra o te tauira tipu hou (NiAG) me muri i te whakawhitinga he 0.55 me te 0.62 eV, ia. He teitei ake enei uara i era o te SLG (0.49 eV mo SLG i runga i te taputapu SiO2)38. Heoi, he iti ake enei uara i nga wharangi raina kua panuitia i mua mo nga tauira graphene pyrolytic tino aro (~0.75 eV)53,54,55, e tohu ana i te kore o nga waahi waro hapa i roto i nga rauemi o naianei. Karekau hoki nga pakihiwi o te C 1 s me O 1 s i te taumata o te whenua, ka whakakorehia te hiahia mo te whakahekenga teitei o te tihi54. He π → π* te tihi amiorangi huri noa i te 291.1 eV, ka kitea i nga tauira kauwhata. Ko nga tohu 103 eV me te 532.5 eV i roto i te Si 2p me O 1 s taumata matua (tirohia te Fig. 4e, f) e tohuhia ana ki te taputapu SiO2 56, ia. Ko te XPS he tikanga mo te mata, no reira ko nga tohu e pa ana ki a Ni me te SiO2 i kitea i mua i muri i muri i te whakawhitinga NGF, ka kiia i ahu mai i te rohe FLG. He rite nga hua i kitea mo nga tauira BS-NGF kua whakawhitia (kaore i whakaatuhia).
Nga hua o NiAG XPS: (ac) Te tirohanga rangahau o nga momo titonga ngota o te FS-NGF/Ni, te BS-NGF/Ni me te FS-NGF/SiO2/Si kua whakawhitia. (d–f) Ko te hiranga teitei o nga taumata matua C 1 s, O 1s me Si 2p o te tauira FS-NGF/SiO2/Si.
Ko te kounga katoa o nga tioata NGF kua whakawhitia i aromatawaihia ma te whakamahi i te X-ray diffraction (XRD). Ko nga tauira XRD angamaheni (Fig. SI8) o te whakawhiti FS- me te BS-NGF / SiO2 / Si e whakaatu ana i te aroaro o nga tihi rereke (0 0 0 2) me (0 0 0 4) i te 26.6 ° me te 54.7 °, he rite ki te graphite. . Ko tenei ka whakapumau i te kounga teitei o te NGF me te rite ki te tawhiti interlayer o d = 0.335 nm, ka mau tonu i muri i te taahiraa whakawhiti. Ko te kaha o te tihi o te wehenga (0 0 0 2) he tata ki te 30 nga wa o te tihi o te wehenga (0 0 0 4), e tohu ana he pai te hono o te rererangi tioata NGF ki te mata tauira.
E ai ki nga hua o te SEM, Raman spectroscopy, XPS me XRD, i kitea he rite tonu te kounga o te BS-NGF/Ni ki te FS-NGF/Ni, ahakoa he paku teitei ake tona taratara rms (Figures SI2, SI5) me SI7).
Ko nga SLG me nga papa tautoko polymer tae atu ki te 200 nm te matotoru ka rewa ki runga wai. Ka whakamahia tenei tatūnga i roto i nga tukanga whakawhiti matū maku e awhina i te polymer22,38. Ko te kauwhata me te kauwhata he hauwai (koki maku 80–90°) 57 . Ko nga mata kaha o te graphene me te FLG kua korerohia he tino papatahi, he iti te kaha o te kaha (~1 kJ/mol) mo te neke taha taha o te wai i te mata58. Heoi, ko te kaha o te taunekeneke o te wai me te graphene me nga paparanga e toru o te graphene he tata ki te -13 me -15 kJ/mol,58, e tohu ana he iti ake te pahekoheko o te wai me te NGF (mo te 300 paparanga) ki te graphene. Koinei pea tetahi o nga take i noho papatahi ai te NGF tu-kore ki runga i te mata o te wai, ko te graphene (e rewa ana i roto i te wai) ka koiri ake, ka pakaru. Ina rukuhia te NGF ki te wai (he rite tonu nga hua mo te NGF taratara me te papatahi), ka piko ona tapa (Whakaahua SI4). I roto i te take o te rumaki katoa, ko te whakaaro ko te kaha o te taunekeneke NGF-wai ka tata ki te rua (whakaritea ki te NGF maanu) me nga tapa o te koki NGF kia mau tonu te koki whakapiri teitei (hydrophobicity). E whakapono ana matou ka taea te hanga rautaki hei karo i te koiri o nga tapa o nga NGF kua mau. Ko tetahi huarahi ko te whakamahi whakarewa whakauru hei whakarereke i te tauhohenga makuku o te kiriata kauwhata59.
Ko te whakawhitinga o te SLG ki nga momo momo taputapu ma nga tikanga whakawhiti matū maku kua korerohia i mua. E whakaaetia ana ko nga kaha ngoikore o van der Waals kei waenga i nga kiriata graphene/graphite me nga taputapu (mehemea he taputapu pakari penei i te SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si pillars22 me nga kiriata waro reene30, 34, nga taputapu ngawari ranei. penei i te polyimide 37). I konei ka whakaaro tatou ko nga taunekeneke o te momo kotahi te rangatira. Karekau matou i kite i te kino, i te tihorea ranei o NGF mo tetahi o nga taputapu e whakaatuhia ana i konei i te wa e whakahaere ana i te miihini (i te wa e tohuhia ana i raro i te marua me te / ranei i nga ahuatanga o te hau, i te waa rokiroki ranei) (hei tauira, Whakaahua 2, SI7 me SI9). I tua atu, kaore matou i kite i te tihi SiC i roto i te XPS C 1 s spectrum o te taumata matua o te tauira NGF / SiO2 / Si (Fig. 4). Ko enei hua e tohu ana karekau he here matū i waenga i te NGF me te tïpako i whäia.
I roto i te waahanga o mua, "Whakawhitinga-kore-Polymer o FS- me BS-NGF," i whakaatuhia e matou ka taea e te NGF te tipu me te whakawhiti i nga taha e rua o te pepa nickel. Ko enei FS-NGF me te BS-NGF kaore i te rite ki te ahua o te taratara o te mata, i akiakihia matou ki te torotoro i nga tono tino pai mo ia momo.
Ma te whakaaro ki te marama me te maeneene o te mata o FS-NGF, i akohia e matou tona hanganga o te rohe, nga waahanga mata me nga hiko hiko. Ko te hanganga me te hanganga o te FS-NGF kaore he whakawhitinga polymer i tohuhia e te whakaata irahiko hiko (TEM) me te waahanga irahiko irahiko irahiko (SAED) kua tohua. Ko nga hua e rite ana e whakaatuhia ana i te Whakaahua 5. I kitea e te whakaata TEM mahere te whakanuinga iti te noho mai o nga rohe NGF me FLG he rereke nga ahuatanga rereke o te irahiko, ara, he waahi pouri me nga waahi kanapa (Fig. 5a). Ko te katoa o te kiriata e whakaatu ana i te tika o te miihini me te pumau i waenga i nga rohe rereke o NGF me te FLG, he pai te inaki me te kore he kino, he haehae ranei, i whakapumautia ano e te SEM (Whakaahua 3) me nga rangahau TEM teitei (Whakaahua 5c-e). Ina koa, i te Whakaahua 5d e whakaatu ana i te hanganga piriti i tona waahanga nui rawa atu (te tuunga i tohuhia e te pere iraira pango i te Whakaahua 5d), he ahua tapatoru te ahua me te paparanga graphene me te whanui o te 51 pea. Ko te hanganga me te mokowhiti i waenga i te 0.33 ± 0.01 nm ka whakahekehia ki etahi paparanga graphene i te rohe whaiti (te mutunga o te pere pango totoka i te Whakaahua 5 d).
Mahere te ahua TEM o te tauira NiAG polymer-kore i runga i te matiti waro lacy parahi: (a, b) Ko nga whakaahua TEM te whakanui iti tae atu ki nga rohe NGF me te FLG, (ce) Ko nga whakaahua whakanuia teitei o nga rohe rereke i te papa-a me te papa-b he pere kua tohua o te tae kotahi. Ko nga pere kaakaariki i roto i nga panui a me c e tohu ana i nga waahi porohita kua pakaru i te wa e tirohia ana te kurupae. (f–i) I roto i nga panui a ki te c, ko nga tauira SAED i nga rohe rereke e tohuhia ana e nga porowhita puru, maana, karaka me te whero.
Ko te hanganga rīpene i roto i te Whakaahua 5c e whakaatu ana (kua tohua ki te pere whero) te takotoranga poutū o nga rererangi graphite lattice, tera pea na te hanganga o nga nanofolds i te taha o te kiriata (whakauruhia ki te Whakaahua 5c) na te nui o te ahotea kutikuti kore utu30,61,62 . I raro i te TEM-taumira teitei, ko enei nanofolds 30 e whakaatu ana i te ahua o te crystallographic rereke atu i era atu o te rohe NGF; ko nga papa o raro o te kupenga kauwhata he tata ki te poutū, kaua ki te whakapae pera i era atu o te kiriata (kua whakauruhia ki te Whakaahua 5c). Waihoki, ko te rohe o FLG e whakaatu ana i etahi wa ka rite ki te roopu roopu me te whaiti (kua tohuhia e nga pere kikorangi), ka kitea i te iti me te rahinga reo i roto i nga Whakaahua 5b, 5e, ia. Ko te whakaurunga o te Whakaahua 5e e whakapumau ana i te noho mai o nga paparanga graphene e rua me te toru-papanga i roto i te wahanga FLG (te tawhiti o waenga 0.33 ± 0.01 nm), e pai ana ki o maatau hua o mua30. I tua atu, kua tuhia nga whakaahua SEM o te NGF polymer-kore kua whakawhitia ki runga i nga matiti parahi me nga kiriata waro rei (i muri i te mahi inenga TEM runga-tirohanga) ka whakaatuhia ki te Whakaahua SI9. Ko te rohe FLG pai iri (kua tohua ki te pere kikorangi) me te rohe pakaru i te Whakaahua SI9f. Ko te pere kikorangi (kei te taha o te NGF kua whakawhitia) ka whakaatuhia hei whakaatu ka taea e te rohe FLG te aukati i te tukanga whakawhiti me te kore polymer. Hei whakarāpopototanga, ka whakapumautia e enei whakaahua ko te NGF kua whakatārewahia (tae atu ki te rohe FLG) ka mau tonu i te tika o te miihini ahakoa i muri i te kaha o te whakahaere me te whai waahi ki te korehau teitei i te waa inenga TEM me te SEM (Whakaahua SI9).
Na te pai o te papatahi o te NGF (tirohia te Whakaahua 5a), ehara i te mea uaua ki te whakarite i nga tawerewere ki te taha o te tuaka rohe [0001] ki te tātari i te hanganga SAED. I runga i te matotoru o te rohe o te kiriata me tona waahi, he maha nga rohe e aro ana (12 nga tohu) i tohua mo nga rangahau irahiko. I roto i nga Whakaahua 5a–c, e wha o enei rohe angamaheni e whakaatuhia ana, e tohuhia ana ki nga porowhita tae (puru, maana, karaka, whero). Whakaahua 2 me te 3 mo te aratau SAED. Ko nga ahua 5f me te g i riro mai i te rohe FLG e whakaatuhia ana i nga Whakaahua 5 me te 5. E whakaatuhia ana i nga Whakaahua 5b me c. He hanga hexagonal rite ki te graphene63 miro. Ina koa, ko te Whakaatu 5f e whakaatu ana i nga tauira whakakikorua e toru he rite tonu te takotoranga o te tuaka rohe [0001], ka huri ma te 10° me te 20°, e kitea ana e te koretake o te koki o nga takirua e toru o nga whakaata (10-10). Waihoki, ko te Whakaatu 5g e whakaatu ana i nga tauira hexagonal e rua kua hurihia e te 20°. E rua, e toru nga roopu o nga tauira hexagonal i roto i te rohe FLG ka puta mai i nga paparanga graphene e toru i roto i te rererangi, i waho ranei o te rererangi 33 kua huri ki a raatau. He rereke, ko nga tauira irahiko ira i roto i te Whakaahua 5h,i (e rite ana ki te rohe NGF e whakaatuhia ana i te Whakaahua 5a) e whakaatu ana i tetahi tauira [0001] kotahi me te kaha o te wehenga ira teitei ake, e rite ana ki te matotoru o nga rawa. Ko enei tauira SAED e rite ana ki te hanganga kauwhata matotoru me te takotoranga waenga i a FLG, i whakatauhia mai i te taurangi 64. Ko te tohu o nga ahuatanga tioata o te NGF i kitea te noho tahi o nga tioata graphite (graphene) e rua, e toru ranei. Ko te mea tino nui i roto i te rohe o FLG ko nga crystallites tetahi tohu o roto i te rererangi, i waho ranei o te rererangi. Ko nga matūriki / paparanga graphite me nga koki hurihuri i roto i te rererangi o te 17°, 22° me te 25° kua panuitia i mua mo te NGF i tupu i runga i nga kiriata Ni 64. Ko nga uara koki hurihanga ka kitea i roto i tenei rangahau e rite ana ki nga koki hurihuri i kitea i mua (±1°) mo te kawhata BLG63 miro.
Ko nga ahuatanga hiko o NGF/SiO2/Si i inehia i te 300 K i runga i te waahi o te 10×3 mm2. Ko nga uara o te kukū kawe irahiko, nekeneke me te kawe he 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 me te 2000 S-cm-1. Ko nga uara nekeneke me te kawe o to tatou NGF he rite ki te kauwhata maori2 me te teitei ake i te kauwhata pyrolytic tino hangai i te arumoni (i hangaia i te 3000 °C)29. Ko nga uara kukū o te kawe irahiko i kitea e rua nga ota teitei ake i era kua panuitia tata nei (7.25 × 10 cm-3) mo nga kiriata kauwhata micron-matotoru kua whakaritea ma te whakamahi i te pāmahana teitei (3200 °C) rau polyimide 20 .
I mahia ano e matou nga inenga whakawhiti-UV i runga i te FS-NGF i whakawhitia ki nga taputapu kiripaka (Whakaahua 6). Ko te hua o te awhiowhio e whakaatu ana i te whakawhiti tata tonu o te 62% i roto i te awhe 350-800 nm, e tohu ana he whakawhiti te NGF ki te marama ka kitea. Inaa, ka kitea te ingoa “KAUST” i te whakaahua matihiko o te tauira i te Whakaahua 6b. Ahakoa he rereke te hanganga nanocrystalline o NGF mai i te SLG, ka taea te whakatau tata te maha o nga papa ma te whakamahi i te ture o te 2.3% te mate tuku mo ia paparanga65. E ai ki tenei hononga, ko te maha o nga paparanga graphene me te 38% te mate tuku he 21. Ko te NGF whakatipu te nuinga o nga paparanga graphene 300, ara ko te 100 nm te matotoru (Fig. 1, SI5 me SI7). Na reira, ki ta matou whakaaro ko te maaramatanga matakite i kitea e rite ana ki nga rohe FLG me MLG, na te mea ka tohatohahia puta noa i te kiriata (Fig. 1, 3, 5 me 6c). I tua atu i nga raraunga hanganga i runga ake nei, ko te kawe me te maamaatanga ka whakapumau i te kounga teitei o te NGF kua whakawhitia.
(a) Te inenga whakawhiti ka kitea te UV, (b) te whakawhiti NGF angamaheni i runga i te kiripaka ma te whakamahi i tetahi tauira tohu. (c) Te hoahoanga o te NGF (pouaka pouri) me nga rohe FLG me te MLG kua tohatoha rite kua tohuhia he ahua matapōkere hina puta noa i te tauira (tirohia te Whakaahua 1) (tata ki te 0.1-3% te horahanga mo te 100 μm2). Ko nga ahua matapōkere me o raatau rahi i te hoahoa he mea whakaahua anake, kaore e rite ki nga waahi tuuturu.
Ko te NGF Translucent i whakatipuhia e te CVD kua whakawhitia i mua ki nga papa kirikiri karekau ka whakamahia i roto i nga ruma solar15,16. Ko te hua o te kaha hurihanga mana (PCE) he 1.5%. Ka mahia e enei NGF nga mahi maha penei i nga paparanga puhui hohe, nga huarahi kawe utu, me nga hiko maramara15,16. Heoi ano, kaore i te rite te kiriata kauwhata. Ko te arotautanga ano e tika ana ma te ata whakahaere i te parenga pepa me te whakawhiti whatu o te hiko kauwhata, na te mea he mahi nui enei taonga e rua ki te whakatau i te uara PCE o te pukoro solar15,16. Ko te tikanga, he 97.7% te marama o nga kiriata graphene ki te marama ka kitea, engari he 200–3000 ohm/sq.16 te parenga pepa. Ka taea te whakaheke i te parenga mata o nga kiriata graphene ma te whakanui ake i te maha o nga paparanga (whakawhitinga maha o nga paparanga graphene) me te doping me te HNO3 (~30 Ohm/sq.)66. Engari, he roa te wa o tenei mahi, a, ko nga paparanga whakawhiti rereke kaore e mau tonu te whakapiri pai. To tatou taha mua NGF he āhuatanga pērā i conductivity 2000 S/cm, ātete pepa kiriata 50 ohm/sq. me te 62% te marama, ka waiho hei huarahi pai mo nga waahana whakahaere, i nga hiko porotiti ranei i roto i nga pūtau solar15,16.
Ahakoa he rite te hanganga me te matū mata o BS-NGF ki te FS-NGF, he rereke tona taratara ("Te tipu o te FS- me te BS-NGF"). I mua, i whakamahia e matou te kiriata ultra-aniangi graphite22 hei puoro hau. Na reira, i whakamatauria e matou te kaha ki te whakamahi i te BS-NGF mo nga mahi tirotiro hau (Whakaahua SI10). Tuatahi, i whakawhitia nga wahanga mm2-rahi o BS-NGF ki runga i te maramara pūoko electrode interdigitating (Whakaahua SI10a-c). Ko nga korero mo te hanga o te maramara i korerotia i mua; ko tona rohe tairongo kaha ko 9 mm267. I nga whakaahua SEM (Whakaahua SI10b me c), ka tino kitea te hiko koura kei raro i te NGF. Ano, ka kitea kua tutuki te kapi maramara rite mo nga tauira katoa. I tuhia nga inenga o nga momo haurehu (Fig. SI10d) (Fig. SI11) a ko nga reeti whakautu ka whakaatuhia ki te Fig. SI10g. Akene me etahi atu hau pokanoa ko SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) me NH3 (200 ppm ). Ko tetahi take pea ko NO2. te ahua hiko o te hau22,68. A, no te adsorbed i runga i te mata o te graphene, te reira whakaiti i te absorption o nāianei o irahiko e te pūnaha. Ko te whakataurite o nga raraunga wa whakautu o te puoro BS-NGF me nga puoro kua whakaputaina i mua ka whakaatuhia ki te Ripanga SI2. Kei te haere tonu te tikanga mo te whakaara ano i nga puoro NGF ma te whakamahi i te plasma UV, te plasma O3, te whakamaarama waiariki (50–150°C) ranei o nga tauira kua kitea, ka whai ake ko te whakatinanatanga o nga punaha whakauru69.
I roto i te tukanga CVD, ka tupu te tipu o te graphene ki nga taha e rua o te substrate whakakōkī41. Heoi, ko te BS-graphene te nuinga o te wa ka panaia i roto i te tukanga whakawhiti41. I roto i tenei rangahau, ka whakaatuhia e matou ko te tipu NGF-kounga teitei me te whakawhitinga NGF-kore polymer-kore ka taea te whakatutuki i nga taha e rua o te tautoko whakakorikori. Ko te BS-NGF he angiangi (~ 80 nm) atu i te FS-NGF (~ 100 nm), a ka whakamaramatia tenei rereketanga na te mea kaore te BS-Ni e whakaatu tika ki te rere o te hau o mua. I kitea ano e matou ko te kaha o te taputapu NiAR ka awe i te kaha o te NGF. Ko enei hua e tohu ana ka taea te whakamahi i te FS-NGF papaa tipu hei taonga mo te graphene (ma te tikanga whakamohoatanga70) hei hongere whakahaere ranei i roto i nga pūtau solar15,16. He rereke, ka whakamahia te BS-NGF mo te rapu hau (Fig. SI9) me te mea pea mo nga punaha rokiroki hiko71,72 ka whai hua te taratara o te mata.
Ma te whakaaro ki nga korero o runga ake nei, he pai ki te whakakotahi i nga mahi o naianei me nga kiriata kauwhata kua whakaputaina i mua i whakatipuhia e te CVD me te whakamahi i te nickel foil. Ka kitea i te Ripanga 2, ko nga pehanga teitei ake i whakamahia e matou i whakapotohia te wa tauhohenga (waahanga tipu) ahakoa he iti noa te pāmahana (i te awhe 850–1300 °C). I tutuki ano i a matou te tipuranga nui atu i nga wa o mua, e tohu ana ka taea te roha. He take ano hei whakaaro, ko etahi o enei kua whakauruhia e matou ki te ripanga.
I whakatipuria te NGF-kounga-kounga-rua ki runga i te pepa nickel e te CVD catalytic. Ma te whakakore i nga taputapu polymer tuku iho (pēnei i era e whakamahia ana i roto i te CVD graphene), ka whakatutukihia e matou te maa me te kore koha-kore te whakawhiti makuku o NGF (i tipu ki muri me nga taha o mua o te nickel foil) ki te maha o nga taputapu tino-a-tukanga. Ko te mea nui, kei roto i te NGF nga rohe FLG me MLG (te nuinga o te 0.1% ki te 3% mo ia 100 µm2) he pai te whakaurunga ki te kiriata matotoru. E whakaatu ana te Planar TEM ko enei rohe he puranga e rua ki te toru nga matūriki kauwhata/graphene (he kirikiri, he paparanga ranei), ko etahi o aua rohe he 10–20° te rereke rereke. Ko nga rohe FLG me MLG te kawenga mo te maramatanga o te FS-NGF ki te marama ka kitea. Mo nga pepa o muri, ka taea te kawe whakarara ki nga pepa o mua, me te mea e whakaatuhia ana, ka whai kaupapa mahi (hei tauira, mo te rapu hau). He tino whai hua enei rangahau mo te whakaiti i nga ururua me nga utu i roto i nga mahinga CVD tauine ahumahi.
I te nuinga o te waa, ko te matotoru toharite o te CVD NGF kei waenganui i nga pepa kauwhata (iti me te paparanga maha) me nga pepa kauwhata ahumahi (micrometer). Ko te whānuitanga o o raatau taonga whakamere, me te tikanga ngawari i whakawhanakehia e matou mo a raatau mahi me te kawe, ka tino pai enei kiriata mo nga tono e hiahia ana ki te whakautu mahi o te kauwhata, me te kore utu o nga mahi whakangao-ngao-ngao e whakamahia ana i tenei wa.
He 25-μm-te matotoru o te pepa nikel (99.5% pure, Goodfellow) i whakauruhia ki roto i te reactor CVD arumoni (Aixtron 4-inihi BMPro). I purea te punaha ki te argon ka whakatahia ki te pehanga turanga 10-3 mbar. Katahi ka whakatakotoria te pepa nika. i roto i te Ar / H2 (I muri i te waahi o mua i te Ni pepa mo te 5 min, ka tukuna te pepa ki te kaha o te 500 mbar i te 900 ° C. I tukuna te NGF ki te rere o CH4 / H2 (100 cm3 ia) mo te 5 min. Ka whakamataohia te tauira ki te mahana i raro iho i te 700 °C ma te whakamahi i te rere Ar (4000 cm3) i te 40 °C/min Ko nga korero mo te arotautanga o te tukanga tipu NGF kei etahi atu wahi30.
Ko te ahua o te mata o te tauira i whakaatahia e te SEM ma te whakamahi i te miihini Zeiss Merlin (1 kV, 50 pA). Ko te ahua o te mata o te mata me te matotoru NGF i ine ma te whakamahi i te AFM (Dimension Icon SPM, Bruker). I mahia te inenga TEM me te SAED ma te whakamahi i te karuiti FEI Titan 80–300 Cubed i mau ki te pu whakangaonga marama teitei (300 kV), he momo monochromator FEI Wien me tetahi kaiwhakatika aberration porohita mo te arotahi a CEOS kia whiwhi ai i nga hua whakamutunga. taumira mokowā 0.09 nm. I whakawhitia nga tauira NGF ki nga matiti parahi kua whakakikoruatia ki te waro mo te atahanga TEM papatahi me te tātari hanganga SAED. Na, ko te nuinga o nga tauira flocs kei te whakairihia i roto i nga pores o te membrane tautoko. Ko nga tauira NGF kua whakawhitia i tātarihia e XRD. I whiwhihia nga tauira whakamaoritanga hihi-X ma te whakamahi i te paura diffractometer (Brucker, D2 wahanga whakanekehanga me te puna Cu Kα, 1.5418 Å me te LYNXEYE detector) ma te whakamahi i te puna radiation Cu me te diameter wahi kurupae o te 3 mm.
He maha nga inenga tohu Raman i rekotia ma te whakamahi i te karu hiko whakakotahi (Alpha 300 RA, WITeC). I whakamahia he taiaho 532 nm me te iti o te mana whakakorikori (25%) hei karo i nga paanga o te waiariki. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) i mahia i runga i te Kratos Axis Ultra spectrometer i runga i te waahanga tauira o te 300 × 700 μm2 ma te whakamahi i te rauropi Al Kα monochromatic (hν = 1486.6 eV) i te mana o te 150 W. pūngao tuku o 160 eV me 20 eV, ia. Ko nga tauira NGF i whakawhitia ki runga i te SiO2 ka tapahia ki nga wahanga (3 × 10 mm2 ia) ma te whakamahi i te PLS6MW (1.06 μm) ytterbium muka laser i te 30 W. Ko nga hononga waea parahi (50 μm te matotoru) i hangaia ma te whakamahi i te whakapiri hiriwa i raro i te miihini mata. Ko te kawe hiko me nga whakamatautau a te Hall i mahia i runga i enei tauira i te 300 K me te rereketanga o te papa autō o ± 9 Tesla i roto i te punaha inenga o te tinana (PPMS EverCool-II, Quantum Design, USA). I tuhia te hiranga UV-vis kua tukuna ma te whakamahi i te Lambda 950 UV-vis spectrophotometer i roto i te awhe NGF 350-800 nm i whakawhitia ki nga taputapu kiripaka me nga tauira tohutoro quartz.
Ko te pūoko ātete matū (te maramara electrode interdigitated) i waeahia ki te papa taiawhio taia 73, ka tangohia te parenga mo te wa poto. Ko te papa taiawhio kua taia kei reira te taputapu e hono ana ki nga pito whakapiri ka tuu ki roto i te ruuma whakamaarama hau 74. I tangohia nga inenga aukati i te ngaohiko o te 1 V me te karapa haere tonu mai i te purenga ki te puta hau katahi ka purea ano. I te tuatahi ka horoia te ruma ma te horoi ki te hauota i te 200 cm3 mo te 1 haora kia pai ai te tango i etahi atu tātaritanga kei roto i te ruma, tae atu ki te makuku. Ka tukuna nga taatete takitahi ki roto i te ruma i te reiti rere o te 200 cm3 ma te kati i te rango N2.
Kua whakaputaina he putanga whakahou o tenei tuhinga ka taea te uru atu ma te hono kei runga ake o te tuhinga.
Inagaki, M. and Kang, F. Carbon Materials Science and Engineering: Fundamentals. Ko te putanga tuarua kua whakatikahia. 2014. 542.
Pearson, HO Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes: Nga Taonga, Tukatuka me nga Tono. Kua whakatikahia te putanga tuatahi. 1994, New Jersey.
Tsai, W. et al. Ko nga kiriata graphene/graphite maha-a-rohe nui hei hiko hiko angiangi. tono. ahupūngao. Wright. 95(12), 123115(2009).
Balandin AA Ngaa wera o te graphene me nga rawa waro kua hangaia. Nat. Mat. 10(8), 569–581 (2011).
Cheng KY, Brown PW me Cahill DG Ko te kawe werawera o nga kiriata kauwhata i tupu i runga i te Ni (111) ma te whakahekenga matū matū iti-mahana. kupu korero. Mat. Atanga 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. Te tipu haere tonu o nga kiriata graphene na roto i te whakahekenga kohu matū. tono. ahupūngao. Wright. 98(13), 133106(2011).
Te wa tuku: Akuhata-23-2024