石墨烯薄膜的气液界面自组装和可控掺杂

本项目的研究目标是发展气液界面自组装和可控掺杂方法，实现具有特定功能的石墨烯薄膜的结构设计、宏量制备和性质调控，进而推动石墨烯薄膜的物性研究和应用探索。研究石墨烯化学掺杂、分散助剂种类等对石墨烯气液成膜过程的影响，提出普适的气液界面自组装成膜方法，揭示气液界面成膜机制；建立石墨烯的高温同步气相还原-化学掺杂方法，研究硼、氮掺杂对石墨烯膜电学、化学性质的调控机制；通过两步组装方法制备硼-氮掺杂多层石墨烯膜，研究其电学性质和异质结特征，为多层膜电子器件的研究提供原形器件，也为具有多种功能的石墨烯多层薄膜的设计、组装提供思路。本项目的实施不仅具有重要的理论研究价值，同时对石墨烯的性质调控、石墨烯膜的可控组装和石墨烯基薄膜器件的构建具有指导意义。

石墨烯基薄膜材料是由石墨烯组装得到的一种重要宏观形态，它继承了石墨烯的优异特性并具有宏观可操作性，具有巨大的应用空间。本项目的研究目标是发展气液界面自组装和可控掺杂方法，实现具有特定功能的石墨烯薄膜的结构设计、宏量制备和性质调控，进而推动石墨烯薄膜的物性研究和应用探索。本项目提出了一种新颖的低温负压制备法，实现了石墨烯粉体材料的低成本宏量制备；在此基础上，研究了分散助剂种类等对石墨烯气液成膜过程的影响，提出普适的气液界面自组装成膜方法，得到了一系列性质可控、结构可调节的石墨烯及石墨烯基杂化薄膜；建立了石墨烯及石墨烯薄膜的高温同步气相还原-化学掺杂方法，研究硼、氮掺杂对石墨烯膜电学、化学性质的调控机制；通过气液界面成膜法组装得到了多层石墨烯膜，对其性质进行了研究。本项目在对石墨烯基元特性充分理解的基础上，设计构建了具有其他微纳米结构的石墨烯基材料，提出了多种石墨烯基材料的结构和性能调控方法。本项目不仅具有重要的理论研究价值，同时对石墨烯的性质调控、石墨烯膜的可控组装和石墨烯基薄膜器件的构建具有指导意义。