基于石墨烯、氧化石墨烯薄膜的流导组件制作及气体传输性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sheme2002
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固定流导元件是当前广泛应用在真空校准中的计量工具,它由于可以在特定环境下提供已知流量的气体,因此在校准真空计、四级质谱仪和氦质谱检漏仪中都发挥出了很大作用。传统上最常使用的流导元件包括渗透型流导元件和通道型流导元件,它们分别存在着受温度影响大、通道尺寸不可控、漏率不确定等问题。因此开发基于新型材料的固定流导元件引起众多研究人员的兴趣。
  石墨烯和氧化石墨烯薄膜是一种新兴的二维平面材料,凭借其独特而优异的性能在诸多方面都得到了广泛的应用。完美的石墨烯是不透气的,然而石墨烯薄膜表面的纳米级别尺寸缺陷孔隙和氧化石墨烯薄膜的层间通道可以帮助气体分子实现跨膜流动,并且石墨烯机械性能好,可以耐一定冲击,因此成为制作固定流导元件的理想材料。本实验利用化学沉积法制得单层石墨烯薄膜后将其转移至多孔烧结不锈钢的薄片上,并使用拉曼光谱对石墨烯膜缺陷进行表征。氢气、氮气和氩气的流导值通过自制的测试装置由差压法进行了测定。测试结果表明即使在大气压下这三种气体在漏孔中仍然处于分子流状态。这意味着只要知道某种气体的流导,其他种类气体的流导值也可以由此得到确定;利用modifiedhummers法制备氧化石墨烯水凝胶,再通过真空抽滤成膜,使用TEM、SEM和XRD等设备对其性质进行分析,最后制作出气体传输组件,但由于制备的氧化石墨烯薄膜太厚,导致气体漏率太低,现有的测试系统无法精确地测出流导,因此需要进一步制备较薄的氧化石墨烯薄膜。总之,本文的结果说明单层石墨烯薄膜是一种很适合制作固定流导元件的材料,并且可以为其他二维平面膜材料(例如Mxene膜)在固定流导元件中的应用提供启发。
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