[发明专利]一种石墨烯基复合材料及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供硅纳米孔柱阵列；

在硅纳米孔柱阵列上沉积催化剂镍纳米晶；

以沉积有镍纳米晶的硅纳米孔柱阵列作为基底，以甲烷作为碳源，以氩气和氢气的混合气体作为载气，通过化学气相沉积法得到石墨烯基复合材料，所述复合材料中石墨烯平行基底生长。

2.根据权利要求1所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅纳米孔柱阵列采用化学水热腐蚀法制备。

3.根据权利要求2所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅纳米孔柱阵列采用化学水热腐蚀法制备的步骤具体包括：

利用丙酮去除硅片表面的有机污染物，再进行清洗；

将 Fe(NO₃)₃和HF水溶液构成的腐蚀液放入装有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，将硅片夹在聚四氟乙烯固定支架中后放入高压釜，再将高压釜放入加热炉中升温，再经过保温、降温，得到所述硅纳米孔柱阵列。

4.根据权利要求3所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅片为重掺杂P型单晶硅，所述掺杂浓度10¹⁷~10¹⁹cm^-3。

5.根据权利要求1所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述在硅纳米孔柱阵列上沉积催化剂镍纳米晶的步骤采用化学水浴沉积法。

6.根据权利要求5所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述化学水浴沉积法的步骤具体包括：

配置含有氟化铵与乙酸镍的混合溶液；

将硅纳米孔柱阵列放入混合溶液中进行反应，反应结束后清洗，即可得到沉积有镍纳米晶的硅纳米孔柱阵列。

7.根据权利要求6所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氟化铵与乙酸镍的摩尔比为30~80：1。

8.根据权利要求1所述的石墨烯基复合材料的制备方法，其特征在于，所述通过化学气相沉积法得到石墨烯基复合材料的步骤具体包括：

将沉积有镍纳米晶的硅纳米孔柱阵列放入磁舟，再推入清洗干净的石英管中，将石英管两端用法兰固定好，将石英管中空气排掉；

向石英管中通入氩气和氢气的混合气体，升高炉温至指定温度，向混合气体中通入甲烷，再将石英管推出加热区至室温区进行冷却，在此过程中继续通入氩气和氢气的混合气体，得到所述石墨烯基复合材料。

9.一种如权利要求1-8任一所述的石墨烯基复合材料的制备方法制备得到的石墨烯基复合材料。

10.一种如权利要求9所述的石墨烯基复合材料在制备场发射器件上的应用。