中文摘要：

石墨烯表现出许多非常奇异的性质，自它发现以来很快成为国际研究热点之一，但其高质量的可控制备仍是石墨烯研究领域的关键科学问题之一。本课题提出利用过渡金属催化作用实现SiC石墨化而制备石墨烯材料的新途径，拟从六方SiC单晶与超薄金属膜(Ni, Co, Pd, Pt)的界面选择性反应过程的物理化学问题入手，研究超薄金属膜在SiC界面上的反应机理；硅化物和碳层在界面中分布和形态；石墨烯的形成规律；外延石墨烯与SiC衬底的界面结构与键合方式；探讨退火温度、SiC晶面取向和极性、SiC表面缺陷（如错位、台阶边缘等）对界面反应机理和石墨烯层数影响；采用实验和分子动力学模拟相结合的方法，模拟超薄金属在SiC表面上的化学反应过程，寻求获得大面积连续石墨烯的最优条件，探索出一条高质量石墨烯可控制备的新途径。

结论摘要：

石墨烯由于其高的比表面积，优异的热机械性质和良好的导电性在多功能复合材料、透明电极、传感等方面具有应用潜力。石墨烯的可控制备仍然是该领域的研究重点，基于SiC金属界面反应可以得到碳的晶体。我们研究了不同金属薄膜和薄膜厚度、退火温度、反应时间等因素对金属/SiC界面反应制备的石墨烯的质量的影响，并且成功制备了单层和少数层的石墨烯。利用得到的石墨烯，我们也制备了石墨烯/Pt的复合材料，并用于氢气传感，该复合材料在室温下即表现出良好的氢气响应灵敏度。对于不同方法得到的石墨烯制备的石墨烯/Pt复合材料的氢气传感性能我们也进行了比较并对分析结果做了解释。实验也研究了石墨烯对聚甲基丙烯酸甲酯性能的提升，发现石墨烯的加入能有效提升聚合物的热稳定性和导电性，从而可以扩展聚甲基丙烯酸甲酯的应用领域。此外，我们也研究了SiC/石墨烯复合材料作为光催化产氢的性能，并且首次实验证实了纳米碳化硅与水的室温反应可能性，对SiC用于光催化产氢起到了指导作用。