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摘要:本文件规定了石墨烯材料采用化学气相沉积法(CVD)进行绿色制备的工艺要求、技术条件和评价方法。本文件适用于利用化学气相沉积法制备石墨烯材料的生产过程及环境友好性评估。
Title:Graphene Materials - Green Preparation Guide - Part 1: Chemical Vapor Deposition Method (CVD)
中国标准分类号:L80
国际标准分类号:25.160
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拓展解读
在TZSA 166-2023《石墨烯材料绿色制备指南 第1部分:化学气相沉积法(CVD)》中,有一项重要的更新内容是关于碳源气体纯度的要求。相较于旧版标准,新版对碳源气体中的杂质种类和浓度限制提出了更严格的规定。
以甲烷为例,在旧版标准中仅要求甲烷纯度达到99.9%以上即可满足基本的CVD法制备石墨烯的需求。然而,随着技术进步以及对石墨烯质量控制需求的提高,新版标准不仅将甲烷纯度提升至99.99%,还特别强调了其中硫化物、卤化物等杂质含量的具体限值。
这种变化直接关系到石墨烯薄膜生长过程中缺陷密度及均匀性的问题。例如,当碳源气体中含有较高浓度的硫化物时,会在石墨烯晶界处形成催化活性点,导致额外的碳原子沉积或者石墨烯层间不完全剥离现象的发生;而卤化物则可能引起金属催化剂表面腐蚀,进而影响其催化性能与寿命。
为了实现这一更高标准,在实际操作中需要采取以下措施:
1. 选择高品质的工业级或电子级甲烷作为原料,并通过多级过滤系统去除其中可能存在的杂质;
2. 在整个气体输送路径上实施严格的密封设计,避免外界环境中的水分或其他污染物进入;
3. 定期检测并校准所有相关设备参数,确保其处于最佳工作状态;
4. 对每批次生产的石墨烯样品进行详细表征分析,包括拉曼光谱、扫描隧道显微镜等手段来评估其结构完整性。
这些改进虽然增加了生产成本,但却能够显著提高最终产品的质量和一致性,为后续应用奠定了坚实基础。因此,在采用新版标准时,企业应当充分认识到这一点,并据此调整自身工艺流程和技术方案。