石墨表面复熔和CVD联合处理方法及其应用

技术领域

本发明涉及的技术领域主要包括材料科学、化学工程和表面工程等领域，尤其涉及石墨表面复熔和CVD联合处理方法及其应用。

背景技术

石墨是一种具有层状结构的碳材料，具有优异的导电性和热导性。CVD方法能够在石墨表面生长具有特定性质的沉积薄膜，如二维材料、纳米结构等，实现对石墨表面结构和性质的调控。但是在大尺寸或复杂形状的底物上实现均匀的薄膜沉积仍然是一个挑战。而且在某些情况下，实现对薄膜厚度、化学组成和晶体结构的精确控制仍然具有挑战性，由于沉积过程中的温度和气氛变化，以及气体传输和表面反应动力学差异，都可能导致沉积膜的非均匀性，而通过单一CVD方法难以实现复杂纳米结构的制备和复杂性能的精准调控。

发明内容

本发明提供了一种石墨表面CVD处理后再进行复熔的方法及其应用。该方法依次进行CVD处理和复熔，结合了两种处理手段的优势，实现了更加精确的石墨表面结构和性质调控。

发明内容如下：

步骤1：石墨表面CVD处理

准备石墨样品，并将其放置于CVD反应设备中。使用适当的碳源气体、反应温度和压力进行CVD处理，以生长具有特定性质的沉积薄膜。例如，使用甲烷作为碳源气体，生长二维材料石墨烯。

步骤2：石墨表面清洗和处理

对经过CVD处理的石墨表面进行适当的清洗和处理，以去除残留的化学物质和杂质，并保证表面的纯净度。进行表面处理，如氧化或还原处理，以调整石墨表面的化学状态和活性，增加表面反应活性或功能化修饰。

步骤3：石墨表面复熔

将处理后的石墨样品置于高温条件下，加热设备中的石墨样品，使特定表面局部区域发生复熔。控制复熔的温度、时间和区域，以实现更精确的结构控制和定向加工。

实施效果：

通过本发明的石墨表面复熔和CVD联合处理方法，实现了对石墨表面结构和性质的精确调控。先进行CVD处理能够生长具有特定性质的沉积薄膜，再进行复熔可以在局部区域实现更精确的加工。该方法可应用于制备具有特定功能的石墨薄膜、纳米器件等，具有广泛的应用潜力。

附图说明

图1石墨表面CVD处理后再进行复熔的流程图。

具体实施方式：

下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。

实施例1：

1、CVD处理：

a.CVD处理前准备石墨样品，并将其置于CVD反应腔体中。

b.使用乙烯作为碳源气体，设置CVD温度为900℃、压力为100mTorr，反应时间为2小时，以生长特定的沉积薄膜。

2、表面清洗和处理：

a.对经过CVD处理的石墨表面进行浸泡清洗，使用浓硫酸和过氧化氢混合液，温度为80℃，持续时间为1小时。

b.使用去离子水彻底冲洗样品，以去除残留的化学物质和杂质。

c.进行表面还原处理，将石墨样品暴露于氢气环境中，温度为700℃，持续时间为0.8小时，以调整石墨表面的化学状态和活性。

3、石墨表面复熔：

a.将经过CVD处理和表面清洗处理后的石墨样品置于高温条件下。

b.加热设备中的石墨样品，设定温度为3500℃，并维持高温条件10分钟，使石墨表面局部区域发生熔化。

实施例2：

1、CVD处理步骤：

a.CVD处理前准备石墨样品，并将其置于CVD反应腔体中。

b.使用甲烷作为碳源气体，设置CVD温度为800℃、压力为80mTorr，反应时间为3小时，以生长特定的沉积薄膜。。

2、表面清洗和处理步骤：

a.对经过CVD处理的石墨表面进行浸泡清洗，使用浓盐酸进行清洗，温度为60℃，持续时间为2小时。

b.使用纯水彻底冲洗样品，确保石墨表面的纯净度。

c.进行表面还原处理，将石墨样品暴露于氢气环境中，温度为900℃，持续时间为1小时，以调整石墨表面的化学状态和活性。

3、石墨表面复熔步骤：

a.将经过CVD处理和表面清洗处理后的石墨样品置于高温条件下。

b.加热设备中的石墨样品，设定温度为4000℃，并维持高温条件15分钟，使石墨表面局部区域发生熔化。

实施例3：

1、CVD处理步骤：

a.CVD处理前准备石墨样品，并将其置于CVD反应腔体中。

b.使用甲醇作为碳源气体，设置CVD温度为700℃、压力为60mTorr，反应时间为4小时，以生长特定的沉积薄膜。

2、表面清洗和处理步骤：

a.对经过CVD处理的石墨表面进行化学清洗，使用浓硝酸进行清洗，温度为70℃，持续时间为2小时。

b.用去离子水彻底冲洗样品，确保石墨表面的纯净度。

c.进行表面还原处理，将石墨样品暴露于氢气环境中，温度为1150℃，持续时间为1.5小时，以调整石墨表面的化学状态和活性。

3、石墨表面复熔步骤：

a.将经过CVD处理和表面清洗处理后的石墨样品置于高温条件下。

b.加热设备中的石墨样品，设定温度为4500℃，并维持高温条件20分钟，使石墨表面局部区域发生熔化。

通过本发明的石墨表面CVD处理先行，后进行复熔的方法，实现了对石墨表面的精确调控和优化。先进行CVD处理可以生长具有特定性质的沉积薄膜或引入化学功能基团，而后的复熔可以进一步调控和优化石墨表面。

结合具体实施方式对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。