[发明专利]形成石墨烯氧化物图案和石墨烯图案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成石墨烯氧化物图案的方法和采用由本发明的形成石墨烯氧化物图案的方法得到的石墨烯氧化物图案进行还原形成石墨烯图案的方法。

背景技术

自2004年，Geim等人通过微机械剥离法获得了单层石墨烯以来，这种已知的最薄碳材料就成为了其家族中的“明星分子”。其稳定的二维晶格结构、超强的力学性能、优异的导电性和负载能力吸引了科学界的广泛关注和研究，被认为在微纳电子器件、能量储存、高强度材料等领域有着广泛的应用前景；尤其是其在微纳电子器件领域，有望成为新一代的核心材料。

为了将应用前景转化为现实成果，人们不断探索石墨烯的制备与加工方法。已发展的方法主要可分为物理法和化学法两大类，以微机械剥离法为代表的物理方法在制备完整晶格的石墨烯方面具有优势，却因效率低下无法实现工业化生产。化学方法制备石墨烯尤以氧化还原法为主，通过制备氧化石墨烯可对其进行溶液加工，便于制备薄膜材料，再经还原得到石墨烯材料。而在器件的应用中，将材料进行图案化加工是重要的步骤，已有的激光直写法(Microstructuring of Graphene Oxide Nanosheets Using Direct Laser Writing.Yong Zhou，Qiaoliang Bao，Binni Varghese，Lena Ai Ling Tang，Chow Khim Tan，Chorng-Haur Sow，and Kian Ping Loh.Advanced Materials.2010，22(1)，67-71)、等离子体刻蚀法(Patterned Graphene Electrodes from Solution-Processed Graphite Oxide Films for Organic Field-Effect Transistors.Shuping Pang，Hoi Nok Tsao，Xinliang Feng，and Klaus Mullen.Advanced Materials.2009，21(34)，3488-3491)等石墨烯的图案化方法成本高，条件苛刻。

因此，探索一种新的氧化石墨烯图案的制备方法显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用微接触印刷技术形成石墨烯氧化物图案的方法以及采用该石墨烯氧化物图案还原形成石墨烯图案的方法。

本发明提供了一种形成石墨烯氧化物图案的方法，该方法按照以下(A)和(B)两种方式之一进行：

(A)将石墨烯氧化物溶液与图案化聚二甲氧基硅烷印章表面接触，干燥；然后将干燥后的图案化聚二甲氧基硅烷印章与基底在外力为0-5N的条件下接触1-500min，移开印章，从而在基底上形成石墨烯氧化物图案；

(B)将图案化聚二甲氧基硅烷印章与连接剂接触，然后与基底在外力为0-5N的条件下接触1-500min，移开印章，得到接触后的基底；将接触后的基底与石墨烯氧化物溶液接触，干燥，从而在基底上形成石墨烯氧化物图案；其中，所述连接剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇和/或水溶液、聚醚酰亚胺水溶液、巯基胺水溶液、3-氨基丙烷-1-磷酸水溶液、2-氨基乙烷-1-磷酸水和/或乙醇溶液以及4-氨基丁烷-1-磷酸水和/或乙醇溶液中的一种或多种。

本发明提供了一种形成石墨烯图案的方法，该方法包括：将氧化石墨烯图案在还原性气氛中，800-1000℃下加热15-60分钟，其中，所述氧化石墨烯图案为本发明所述的制备方法制备得到的氧化石墨烯图案。

本发明通过将微接触印刷技术应用于石墨烯氧化物图案的形成，使得形成的石墨烯氧化物图案精细，并且成本低廉，操作过程简单，开拓了新的形成石墨烯氧化物图案的方法，同时为以氧化石墨烯为基础的相关应用提供了新的思路。

附图说明

图1为实施例1的石墨烯氧化物图案在Leica DM4000光学显微镜下的光学显微镜图。

图2为实施例4的石墨烯氧化物图案在Leica DM4000光学显微镜下的光学显微镜图。

图3为实施例5的石墨烯氧化物图案在Leica DM4000光学显微镜下的光学显微镜图。

图4为实施例13的石墨烯氧化物图案在Leica DM4000光学显微镜下的光学显微镜图。

图5为实施例14的石墨烯氧化物图案在Leica DM4000光学显微镜下的光学显微镜图。

图6为实施例15的石墨烯氧化物图案在Leica DM4000光学显微镜下的光学显微镜图。

图7为石墨烯氧化物图案的拉曼散射图谱。