[发明专利]一种实现单层石墨烯双面非对称修饰的方法

权利要求书

1.一种实现石墨烯双面非对称共价修饰的方法，包括如下步骤：

1)在衬底上制备石墨烯；

2)在石墨烯表面进行共价化学修饰，得到单面修饰的石墨烯；

3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶液旋涂至步骤2)得到的单面修饰的石墨烯表面，烘烤所述聚甲基丙烯酸甲酯使之固化形成聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；然后在氢氟酸水溶液中刻蚀衬底，使石墨烯与衬底分离；

4)以聚甲基丙烯酸甲酯薄膜作为保护性基底，继续对单面修饰后石墨烯的另一侧进行与步骤2)中共价化学修饰方法不同的二次共价化学修饰，实现石墨烯的双面非对称修饰；

5)将双面非对称修饰的石墨烯转移至另一衬底表面，除去聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，得到双面非对称修饰的石墨烯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述衬底为Si和SiO₂组成的复合衬底，其中，SiO₂衬底层与所述石墨烯片层接触；所述石墨烯为单层石墨烯。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为950K；所述聚甲基丙烯酸甲酯溶液的质量分数为4％，旋涂速率为1000～3500r/min，时间为45～60s；所述烘烤的温度为170℃，时间为5～15min。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述氢氟酸溶液的质量分数为2％，刻蚀时间为5～15min。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤5)中将双面非对称修饰的石墨烯转移至Si/SiO₂衬底表面，石墨烯与SiO₂衬底层接触。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤5)中所述聚甲基丙烯酸甲酯薄膜采用丙酮蒸汽除去。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述共价化学修饰为氯化修饰；具体修饰方法如下：采用氮气作为载气将氯气通入石墨烯的光化学反应体系，在紫外光的照射下，氯气分解产生氯自由基引发石墨烯的氯化反应；其中，所述紫外光的光源波段为250～450nm，照射时间为3～8min，紫外光的光强为900mW/cm²。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：步骤4)中，所述二次共价化学修饰为石墨烯苯基化修饰或者硝基苯基化修饰；

所述石墨烯的苯基化修饰的方法如下：采用过氧化苯甲酰分子作为引发剂，在激光照射下产生苯自由基加成至石墨烯表面；

所述石墨烯的硝基苯基化修饰的方法如下：采用对硝基苯的重氮盐分子为引发剂，在水溶液中进行石墨烯的重氮盐加成反应。