[发明专利]一种石墨烯阵列表面原位生长碳纳米洋葱、制备方法及应用

权利要求书

1.一种石墨烯阵列表面原位生长碳纳米洋葱，其特征在于，包括石墨烯阵列以及原位生长于其表面的碳纳米洋葱，其中，石墨烯阵列的高度为1～20μm，层数1～10层，阵列呈随机分布；碳纳米洋葱的直径10～100nm，碳纳米洋葱具有以纳米金属为核、石墨化碳层为壳的核壳式结构，石墨化碳层为2～20。

2.权利要求1所述一种石墨烯阵列表面原位生长碳纳米洋葱的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)先将含金属的催化剂溶液旋涂于石墨烯阵列表面，烘干，煅烧，得到预处理石墨烯阵列；

(2)预处理石墨烯阵列转移至CVD气氛炉中，通入惰性气体，升温，接着切换为通入碳氢混合气体，进行碳纳米洋葱的生长，生长结束后自然降温至室温即可。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述催化剂选自四氧化三铁纳米颗粒、二茂铁纳米颗粒、氧化钴纳米颗粒、氧化镍纳米颗粒、硝酸钴纳米颗粒或硝酸镍纳米颗粒中的任一种或几种，催化剂粒径为4～100nm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述催化剂溶液是将催化剂超声波分散于溶剂中而得，催化剂溶液的浓度为0.1～1.0mg/mL，溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、去离子水或正己烷。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，旋涂的工艺条件为：旋涂时间30～60s，旋涂转速800～2000rpm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，烘干的工艺条件为：40～80℃烘干5～20分钟。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，煅烧的工艺条件为：250～400℃惰性气氛条件下煅烧1～3小时。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，先向CVD气氛炉中通入惰性气体，再以5～20℃/min的速率升温至650～950℃，然后通入碳氢混合气体进行碳纳米洋葱的生长。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，碳氢混合气体为碳源气体与含氢气体按照体积比1：0～500混合而得，其中，碳源气体为甲烷、乙烯、乙炔、乙醇中的任一种，含氢气体为氢气或水蒸气，碳氢混合气体的通入速率为2～30mL/min。

10.权利要求1所述一种石墨烯阵列表面原位生长碳纳米洋葱在电化学储能、电催化、微电子、传感器中的应用。