CVD

无褶皱超平整石墨烯薄膜的化学气相沉积（CVD）制备是近年来的研究热点和难点。金属衬底上已发展无褶皱石墨烯的生长方法，然而在绝缘衬底上无转移生长超平整石墨烯尚未报道。基于此，北京大学刘忠范院士课题组与苏州大学能源学院孙靖宇教授课题组近期在Advanced Functional Materials上发表题为“Toward Direct Growth of Ultra-Flat Graphene”的研究论文。

韩国基础科学研究所（IBS）Da Luo与Rodney S. Ruoff等研究者在单晶 Cu-Ni(111) 箔衬底上通过CVD法由乙烯前体生长单层石墨烯薄膜，并深入研究了石墨烯薄膜的起皱/折叠过程和机理。

实验材料使用一种较容易获得且廉价的前驱体，采用半封闭内管（SIT）结构化学气相沉积（CVD）方法来展示一种简单的替代掺杂方法，即生长单层石墨烯的同时铝原子直接嵌入石墨烯晶格中。

浙江大学赵沛副教授课题组在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表论文，研究提出了一种使用市售的 3M Nexcare 液体绷带 (LB) 转移 CVD 合成石墨烯的简便方法，该方法与传统的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 辅助转移方法完全兼容。

研究人员通过四种互补的原位方法，实时监测了石墨烯在液态铜上的生长，包括同步加速器 X 射线衍射和反射率、拉曼光谱、和辐射模式光学显微镜。该过程中，能够控制石墨烯生长参数，如形状、分散性、以及具有非常高准确度的六边形超构型。此外，从连续多晶薄膜到毫米级无缺陷单晶的生长均可以实现。所呈现的实验结果对于LMCats上CVD 生长2D 材料的研究及定制具有深远的意义。

该工作利用原位重量测量和气体排放分析，研究了CVD 期间的反应机理。研究发现，在活化后的 MgO 表面，甲烷转化为石墨烯片仅需要更低的活化能 （134 kJ mol-1）。一旦形成第一层石墨烯，甲烷到石墨烯的转化率就会降低，活化能增加到 234 kJ mol-1，这与文献报道的值相当。由于第一层相对于附加层增长速度较快，即使用MgO更容易获得单石墨烯层。

该合成过程诱导形成含Ti，氧（O），含碳（C）的粘附层（Ti（O，C）），由于在Ti和C原子之间形成化学键，从而提供了改进的界面粘附性。大大提高了表面和界面的稳定性，关于没有Ti粘附层的对应物。此外，通过改变VG膜的生长时间，还实现了对VG薄膜的透明/导电性能，表面粗糙度和疏水性的精确控制等等。我们还展示了混合材料在调光相关领域中的极具吸引力的应用潜力，即电加热除雾透镜和中性密度滤光片在医疗内窥镜除雾和相机摄影方面的应用。

纳米人编辑部对2020年国内外重要科研团队的代表性重要成果进行了梳理，今天，我们要介绍的是中国科学院院士，发展中国家科学院院士，英国物理学会会士，英国皇家化学会会士，北京大学化学与分子工程学院刘忠范院士。

石墨烯新材料领域，德尔实现了产业生态链布局。上游石墨矿储量超6000万吨，占全国储量的10%；中游实现大面积单层石墨烯快速制备G-CVD设备为清华、复旦及科研院所提供服务支持；下游航空航天、军工、电子信息以及智能家居领域应用批量生产石墨烯防火材料、透明导热导电膜、超级净化宝等。

该团队基于排水法的原理进一步设计了方便收集CO2还原气相产物的电解槽，实现了在不使用质子膜的条件下制取浓度最高达52%的CO，且电解质经长时间反应几乎不发生消耗。通过将电化学系统与CVD系统串联，CO产物被直接转换为高质量的单层石墨烯薄膜。

化学气相沉积(CVD)是一种生产高质量固体薄膜和涂层的强大技术。尽管已广泛用于现代工业中，但由于它已适应新材料，因此仍正在不断发展中。如今，通过精确制造2D材料的无机薄膜和可以共形沉积在各种基材上的高纯度聚合物薄膜，CVD合成技术正被推向新的高度。

刘院士的团队希望为大家提供在各种商业玻璃上CVD法直接生长石墨烯的技术综合指南。本文从石墨烯在玻璃上生长的基本过程和挑战开始，对于软化点超过1000℃的耐高温玻璃，如石英或蓝宝石玻璃，可以通过碳前体在高温下的非催化热分解实现石墨烯的生长。对于普通玻璃，如钠钙玻璃，其软化点远低于低于石墨烯的生长温度，则发展了熔融床CVD技术。