化学气相沉积

研究展示了一种与行业相关的、可扩展的等离子电气化的卷对卷工艺，以生产垂直石墨烯 (VG)，用于从温室气体原料中储存能量和合成气。一轮转化效率约为80%。因为反应性等离子体产生的含氧物种导致CH4有效离解，CO2和CH4的适当混合物的VGs的生长温度从预期的700 °C降低到仅300 °C。

研究展示了一种基于CW-CVD系统批量合成具有毫米尺寸域的高质量石墨烯薄膜的有效方法。随着缺陷密度的降低和性能的改善，收到的石墨烯被证明是电子和防腐应用的有前途的候选材料。该工作为高质量石墨烯薄膜的批量制备提供了新的思路，也为未来石墨烯薄膜的商业化应用提供了良好的材料基础。

一段时间以来，石墨烯一直是相当混乱的根源，这是由于两个化学上相同但物质上不同的品种的事实：“自上而下”的石墨烯，来自剥落的石墨。“自下而上”的石墨烯，通过化学气相沉积（CVD）合成。同样，还有其他形式的碳，如金刚石和石墨，在化学上也是相同的，但从来没有人将它们混合在一起。虽然这两种类型的石墨烯通常被归类为相等，并且都具有相似的令人印象深刻的性能，但熟悉这两种类型的人都不会将它们混合在一起。

针对这些问题，中科院重庆绿色智能技术研究院提出了一种在铜衬底上原位生长高质量单层石墨烯结构的选择性区域重构（SAR）方法。该方法利用选择性氧化和高温还原技术，可有效调节铜基板的表面特性，从而精确控制定制石墨烯结构的成核和生长行为。所制备的石墨烯结构的特征尺寸小于1 μm，具有很高的单层覆盖率和低的缺陷密度。该方法为直接生长高质量、可扩展、高精度的功能石墨烯结构提供了一种新的方法，有望在光电子应用中发挥潜力。

总之，这篇综述文章总结了在各种功能绝缘基板上直接 PECVD 合成 VG 薄膜的最新进展，并讨论了它们在各种有趣领域中的新应用。介绍了增强VG薄膜材料性能的独特技术，例如在刻意的设计产生蚀刻剂的碳前驱体和提高电导率的氮掺杂策略，引入Ti粘附层以增强界面粘附力，以及法拉第笼的开发，用于将石墨烯的生长从面外切换到面内，以实现卓越的透明/导电性能和宏观生长均匀性。这些努力对于促进衍生石墨烯杂化物的高性能实际应用至关重要。

近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋实验室苛刻环境材料耦合损伤与延寿团队设计了一种快速、精准修复石墨烯缺陷的方法，可以在15分钟内高效地修复石墨烯上多尺度和多类型缺陷，在提高石墨烯膜层腐蚀防护性能的同时不影响石墨烯优异的导电性能。

无褶皱超平整石墨烯薄膜的化学气相沉积（CVD）制备是近年来的研究热点和难点。金属衬底上已发展无褶皱石墨烯的生长方法，然而在绝缘衬底上无转移生长超平整石墨烯尚未报道。基于此，北京大学刘忠范院士课题组与苏州大学能源学院孙靖宇教授课题组近期在Advanced Functional Materials上发表题为“Toward Direct Growth of Ultra-Flat Graphene”的研究论文。

通过建立几何原理来描述高折射率表面上的二维材料排列，作者表明在孪晶边界两侧生长的二维材料岛可以很好地排列。作者进一步合成了具有丰富孪晶界的晶圆级铜箔，并在这些多晶铜箔的表面上成功地生长了晶圆级单晶石墨烯和六方氮化硼薄膜。这项研究为在定制的多晶衬底上生长单晶二维材料开辟了一条快速、可扩展和稳定的途径。