石墨烯及其氧化物的表面微观可控组装

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石墨烯因其优异的导电性、特殊的量子特性及独特的机械性质等而得到了广泛的研究和应用。氧化石墨烯(GO)是一种具有准二维层状结构的纳米材料,其表面带有羧基等丰富的含氧官能团,在水等溶剂中具有良好的分散性,这为化学修饰等实验研究工作带来了极大的便利。控制GO的还原程度,可实现对石墨烯/氧化石墨烯导电性质的调节,使其可能成为制备纳米电子器件等的新的基础材料。本论文主要围绕氧化石墨烯与微结构图案化而展开,对基于石墨烯材料的纳米电子器件的制备做基础性的探索研究。  本文第一章主要介绍了石墨烯及氧化石墨烯的发现、制备方法、表征手段及应用领域,同时对自组装技术及几种表面微/纳米图案化方法做了简单介绍。  第二章从制备氧化石墨烯出发,首先用Hummers方法制备氧化石墨,然后超声处理得到单层氧化石墨烯,并用原子力显微镜对制备的氧化石墨烯进行表征。同时测试了硅、金等基底表面上修饰不同分子对GO的吸附能力,并探索了GO浓度、吸附时间等对GO吸附情况的影响,为后续实验做铺垫和准备。  第三章在硅、金基底上分别选择不同的实验方法制备微/纳米级的图案。在硅表面上,选用1-十八烯、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)等分子自组装单层膜,然后采用紫外光照法制备约7μm的微图案结构;在金基底表面选用16-氨基-1-十六烷硫醇(AHT)分子采用微接触印刷制备2μm和7μm的微图案。两种实验方法都是可行的,可以得到较大范围(厘米级)的有序微米阵列。  第四章首先对GO在不同基底表面的还原方法和条件进行了探索,然后利用静电作用将GO吸附在表面经化学修饰的局部区域上,获得GO的规则微/纳米级图案,并通过化学还原的手段得到石墨烯,制备出石墨烯的微/纳米级图案和有序结构,实现对石墨烯及其氧化物的微观可控组装。
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