吴凯

(北京大学化学与分子工程学院，北京100871)

25英寸石墨烯玻璃的快速制备

吴凯

(北京大学化学与分子工程学院，北京100871)

玻璃是当今日常生活不可或缺的重要材料，其应用遍及方方面面。然而玻璃本身具有诸多的局限性，导电和导热性能很差。石墨烯是最近十年间崛起的“材料之王”，与玻璃一样具有非常好的透光性，而且石墨烯具有良好的导电和导热性能。原子层厚度的石墨烯是无法自支撑使用的，必须依靠一个载体，将玻璃作为石墨烯应用的载体，既能够保持玻璃本身良好的透光性，又能够将石墨烯所具有的良好导电性、导热性、表面疏水性、耐酸碱腐蚀、生物相容等优点赋予玻璃。

北京大学化学与分子工程学院刘忠范教授课题组1利用化学气相沉积(CVD)方法，直接在玻璃表面生长石墨烯薄膜，制备出高品质的石墨烯玻璃。然而玻璃本身催化碳前驱体裂解能力很弱，需要依靠热裂解来完成。在前期研究中，通常以甲烷为碳前驱体，采用常压CVD的方式制备石墨烯玻璃，然而这种方法制备的石墨烯玻璃宏观均匀性差，制约了石墨烯玻璃的尺寸，并且制备过程比较漫长(1－7 h)。要实现石墨烯玻璃的大规模应用，发展高效率的大面积石墨烯玻璃的均匀制备至关重要。

最近，刘忠范教授课题组2采用低压CVD方法，首次选择乙醇作为碳源前驱体，实现了25英寸高品质石墨烯玻璃的快速制备，生长时间可缩减到4－10 min。相比于常压CVD体系，一方面低压CVD体系下反应腔内的温度分布、上下游气体流速分布、活性碳物种浓度分布更加均匀3，CVD炉体内可均匀生长石墨烯的横向尺寸显著增大，从而能够制备出大尺寸均匀性的石墨烯玻璃。……