催化劑襯底對石墨烯CVD生長的影響

《催化劑襯底對石墨烯CVD生長的影響》是依託華東師範大學，由袁清紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：催化劑襯底對石墨烯CVD生長的影響
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：袁清紅
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

金屬催化劑是石墨烯CVD製備中的一個關鍵因素，它對於石墨烯的成核速度，成核方向，生長速度，生長層數及缺陷修復等均有重要影響。催化劑的合理選擇對於實現高質量石墨烯的合成具有非常重要的意義，然而目前實驗上對於催化劑的選擇仍然以經驗為主，缺乏系統的理論指導。本項目擬運用第一性原理的DFT和分子動力學計算，結合過渡態理論，從理論上研究催化劑表面對石墨烯CVD生長的影響，探索石墨烯在不同催化劑表面的各種生長模式，揭示催化劑表面性質與石墨烯生長模式，生長取向，生長速度以及生長過程中缺陷修復的關係，提出獲得高質量石墨烯的優質催化劑和各種最佳化的參數，為實驗上製備高質量的石墨烯提供理論依據和指導。

結題摘要

金屬催化劑是石墨烯CVD 製備中的一個關鍵因素，它對於石墨烯的成核速度，成核方向，生長速度，生長取向，生長形狀，層數等均有重要影響。催化劑的合理選擇對於實現高質量石墨烯的合成具有非常重要的意義，然而目前實驗上對於催化劑的選擇仍然以經驗為主，缺乏系統的理論指導。本項目運用第一性原理的DFT 計算，結合過渡態理論，系統研究了催化劑襯底對石墨烯CVD 生長的影響，發現了石墨烯在不同催化劑表面存在不同的生長模式，預測了石墨烯生長模式及晶面對稱性與生長取向的關係。基於理論預測結果，我們提出兩種獲得大面積、高質量石墨烯的方案，一是找到一種催化劑襯底使得石墨烯晶疇取向一致而無需降低成核密度，二是將成核密度降到最低，即實現石墨烯的單核生長。通過選取Ge(110)和CuNi合金作為催化劑襯底，這兩種方案均被我們的實驗合作者實現。我們的研究結果對於指導實驗可控合成大面積高質量的石墨烯具有重要指導意義。