[发明专利]一种以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法

权利要求书

1.一种以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)将需要生长VG的基底材料预热到300～700℃；

2)通入CO₂和CH₄的混合气体，比例在1:2～8:3之间，压强维持在10～50Pa；

3)在微波电源激发的微波等离子体的条件下，CO₂和CH₄的混合气体在基底材料表面开始生长垂直取向石墨烯。

2.根据权利要求1所述的以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

1)将需要生长VG的基底材料缠绕在真空腔体内的进料辊上，穿过真空腔体内的两根支撑辊，并将基底材料的末端固定在装置的收料辊上；调整中间两个支撑辊的高度，使基底材料上表面与石英管下方保持0.5～1.5cm的距离；关闭腔体，使其处于密封状态；

2)开启真空泵，并将与真空泵相连的挡板阀开度调整到最大；待真空腔体内压强抽至1～3Pa后，开启辐射式加热器，利用加热器辐射的红外光线将基底材料预热到300～700℃；

3)打开CO₂和CH₄气体的阀门，向腔体内通入CO₂和CH₄的混合气体；调节CO₂和CH₄的流量，使两种气体的比例在1:2～8:3之间；随后调节挡板阀的开度，使腔体内混合气体压强维持在10～50Pa；

4)待腔体内气压达到设定值并稳定后，打开高频微波电源，使磁控管产生微波并透过石英管进入真空腔体，激发大面积均匀的微波等离子体；调整微波电源的输出功率使其维持在600～800W；当需要进行卷对卷连续制备时，启动与收料辊相连接的电机，并且将电机的转动速度调节至1～10mm min^-1；

5)生长30～120min之后，关闭辐射加热器和微波电源，关闭CO₂和CH₄气路；待腔体内压强下降至1～3Pa后，通入50～100mlmin^-1惰性气体进行降温；待样品温度冷却至60～80℃后，取出样品。

3.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，在步骤1)中，所述基底材料选自铜、铁、镍箔或碳布中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，在步骤2)中，将基底材料预热到300～400℃。

5.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，在步骤5)中，所述的惰性气体为氮气、氩气或氦气。

6.根据权利要求1或2所述的以二氧化碳和甲烷为原料制备垂直取向石墨烯的方法，其特征在于，所述的垂直取向石墨烯的厚度为2～5层，层间距为