[发明专利]一种硅烯包覆石墨烯的制备方法

说明书

本发明属于硅烯制备技术领域，所涉及的一种硅烯包覆石墨烯的制备方法，该方法包括步纳米级硅晶体的制备、纳米级硅晶体层的形成、纳米级石墨烯层的形成、复合晶体薄膜的制备和硅烯包覆石墨烯固体的形成，该方法得到生产成本更低廉、生产速度更快的硅烯包覆石墨烯材料，可廉价快速生成的纳米级硅烯的能隙功能，经过石墨烯超导特性与硅烯能隙功能的结合，创造出与量子芯片相近的结构，并经过该结构得到因电子于能隙跳动所产生的热源,作为低阻抗特性的发热材料。此一工艺可以省去生产速度缓慢设备昂贵的气象沉积设备与制造程序。

技术领域

本发明硅烯制备技术领域，具体涉及一种硅烯包覆石墨烯的制备方法。

背景技术

硅烯是一种硅原子呈平面蜂窝状排列的二维纳米材料，具有良好的二维晶体结构和电学性质。与零带隙的石墨烯相比，硅烯具有一定的禁带宽度，因此在半导体电子器件和光电子器件领域有广泛的应用前景。硅烯的sp²-sp³结构特性表面极其敏感，导致其化学环境非常活泼，这使得制备硅烯具有较强的局限性。

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

现有技术中，采用石墨烯包覆硅烯技术制备发热材料，中国专利CN 108975318 A公开了一种一种石墨烯包覆硅烯、制备方法及其使用方法。该制备方法包括如下步骤：将金属催化基底放置在反应腔体中，去除金属催化基底上的自然氧化层，暴露出金属层，选择气态烃类碳源作为前驱体，通过化学气相沉积法在金属层上形成石墨烯；关闭反应腔体的气态烃类碳源，通入含硅气体源以及还原性气体，使蒸发的硅原子在石墨烯表层上外延生长硅烯；仅关闭含硅气体源，或者同时关闭含硅气体源和还原性气体，并通入气态烃类碳源，以在硅烯表面包覆碳原子，从而获得石墨烯包覆硅烯，该技术制备得到的石墨烯包覆硅烯作为发热材料耗时较长，制备设备昂贵，且石墨烯包覆硅烯材料的阻抗高，功率高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种硅烯包覆石墨烯的制备方法，该方法制备得到硅烯包覆石墨烯的生产成本更低廉生产速度更快，该材料作为发热材料具有低阻抗的特性，本发明的具体内容如下：

本发明的目的在于提供一种硅烯包覆石墨烯的制备方法，其技术点在于：所述硅烯包覆石墨烯的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将硅粉末原料置于供料系统中，所述硅粉末原料从供料系统漏出在800-1500℃温度下熔化形成熔滴，熔滴在下落的过程中冷却为纳米级硅晶体；

步骤二：将步骤一制备得到的纳米级硅晶体置于工业纯水中，搅拌均匀得到悬浊液A，所述工业纯水的重量：纳米级硅晶体的重量为＝(60-90)：(10-40)；

步骤三：取纳米级石墨烯置于工业纯水中，搅拌均匀得到悬浊液B，所述工业纯水的重量：纳米级石墨烯的重量为＝(5-20)：(80-95)；

步骤四：将步骤二制备得到的悬浊液A采用高精密快速印刷设备涂布在平板状基材上，第一次加热所述的平板状基材，在所述的平板状基材上形成一层纳米级硅晶体层；

步骤五：在步骤二的纳米级硅晶体层上采用高精密快速喷涂设备喷涂步骤三制得到的悬浊液B，然后第二次加热所述的平板状基材，在所述纳米级硅晶体层上形成一层纳米级石墨烯层；

步骤六：往步骤五制备好的依次覆盖有纳米级硅晶体层和纳米级石墨烯层的平板状基材中通入二氧化碳气体干燥30-60min后得到复合晶体薄膜；

步骤七：将步骤六制得的复合晶体薄膜置于-5-0℃环境中处理20-30min，即得所述的硅烯包覆石墨烯固体。

在本发明的有的实施例中，上述硅烯包覆石墨烯的制备方法中的步骤一中硅粉末原料的中值粒径为3-6μm。