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二维碳纳米材料（石墨烯）,其独特的结构使得它拥有极大的比表面积、优异的导电性、导热性和机械性能。自发现以来,人们已经尝试将石墨烯应用到很多方面:化学传感器、超级电容器、锂离子电池等。本文以直立型石墨烯为研究对象,通过材料制备与表征,从电化学特性和电磁特性两个方面研究了其材料特性,探索了其在微量重金属离子检测和毫米波领域的潜在应用。主要研究内容:1.采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）于石墨碳纸基底上沉积制备出直立型石墨烯,然后简要讨论了各种工艺参数对直立型石墨烯生长的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）、拉曼（Raman）光谱和接触角等方法对其进行表征。SEM结果表明直立型石墨烯垂直于基体生长的方式使得它拥有丰富的边缘、极大的表面积。EDS谱图,碳元素占97.7%,氧元素占2.3%,说明PECVD制备的直立型石墨烯含有少量的氧元素。拉曼光谱,ID/IG=0.71表明该直立型石墨烯材料存在一定缺陷,可能是空位缺陷、杂质缺陷等缺陷。I2D/IG=1.24在一定程度上反应出该石墨烯材料层数较少,石墨烯没有堆积,其比表面积大的特性可以得到充分的利用。接触角大于90°,说明直立型石墨烯表面疏水。2.将沉积有直立型石墨烯的石墨碳纸作为工作电极,采用电化学分析方法对其电化学特性进行研究。较大范围（-3V到2V）的循环伏安法扫描,找出直立型石墨烯的电势窗口至少在-1V到1V之间。铁氰化钾溶液进行循环伏安法,结果直立型石墨烯电极峰峰值压差比石墨碳纸电极小,直立型石墨烯电极的氧化峰值和还原峰值都比石墨碳纸电极大。采用阳极溶出伏安法对重金属离子(Pb2+、Cu2+)进行检测,结果表明Pb离子的溶出电位-0.56V,线性范围大于50-100ppb,检测限为1.48ppb;Cu离子的溶出电位-0.04V,在0.137V左右有一肩峰,线性范围大于50-300ppb,检测限5.64ppb。3.以电磁仿真和实验测试结合的方式,初步提出了一种在毫米波段研究材料电磁特性的方法,并得出以下结论:在90GHz-95GHz频段内,通过对比硅片和表面沉积直立型石墨烯薄膜的硅片样品的S21参数曲线,发现直立型石墨烯薄膜镀层可以明显改变电磁波在硅片中的传输特性,在该频率范围直立型石墨烯对电磁波的吸收率不高。