[发明专利]一种低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法

权利要求书

1.一种低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：该方法利用目标基体作为转移石墨烯的结构支撑层，首先将初始基体上的大面积石墨烯与目标基体结合，然后将其作为电极利用电解过程产生的气泡将石墨烯与初始基体无损分离，从而实现大面积石墨烯向目标基体的洁净无损转移；其具体步骤如下：

(1)初始基体上的石墨烯与目标基体的结合：将初始基体上的石墨烯通过结合力或者结合层与目标基体结合；

(2)石墨烯与初始基体的分离：将步骤(1)获得的“初始基体/石墨烯/目标基体”或者“初始基体/石墨烯/结合层/目标基体”复合材料作为电极置于电解液中，通过电解的方法在其表面产生气体，利用气泡的推动力及其插层作用将石墨烯与初始基体无损分离。

2.按照权利要求1所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：石墨烯为采用化学气相沉积方法生长的石墨烯或析出方法生长的石墨烯，位于初始基体上的石墨烯的平均层数为单层、双层、少层或多层，层数小于50层。

3.按照权利要求1所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：采用结合力或者结合层实现石墨烯与目标基体的结合，防止石墨烯在操作过程中的破损；其中，结合层形成在石墨烯表面，或者目标基体表面，或者同时形成在两者表面。

4.按照权利要求3所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：采用的结合力包括静电力、范德华力、共价键结合力、氢键结合力、真空吸附作用力、机械连接力之一种或两种以上；采用的结合层材料包括胶粘剂、叠氮化物、自组装单分子膜之一种或两种以上。

5.按照权利要求4所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：采用的胶粘剂为压敏胶、热熔胶、光固化胶、浸渗胶、厌氧胶、防水胶、白乳胶、酚醛胶、天然胶、脲醛胶、硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚酰胺胶、聚碳酸酯、酚醛树脂胶、聚烯烃胶、纤维素胶、丁苯橡胶、饱和聚酯胶、聚氨酯胶、异氰酸酯胶、聚氯乙烯胶、环氧胶、聚酰亚胺胶、丙烯酸酯胶之一种或两种以上，胶粘剂粘结层的厚度为50nm～1mm；

采用的自组装单分子膜包括有链状分子、大环平面共轭分子和生物大分子之一种或两种以上。

6.按照权利要求1所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：石墨烯的初始基体为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo金属或其合金之一或两种以上的复合材料，或者初始基体为碳化钛、碳化钼、碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钨之一或两种以上的复合材料，或者初始基体为硅、锗、砷化镓、磷化镓、硫化镉、硫化锌、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化铜之一或两种以上复合，或者初始基体为导体与半导体两者的复合材料；

采用的目标基体为高分子聚合物：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯，或者目标基体为半导体：硅、氧化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或玻璃，或者目标基体为导体：Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag、Fe、Mo及其合金；目标基体的形状为平面、曲面或网面。

7.按照权利要求1所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：当初始基体和目标基体同时为柔性基体时，采用卷对卷的辊压方法，综合使用结合力或者结合层实现大面积石墨烯与目标基体的结合。

8.按照权利要求1所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：“初始基体/石墨烯/目标基体”或者“初始基体/石墨烯/结合层/目标基体”复合材料在电解过程中作为阴极或阳极使用；选用对石墨烯不产生腐蚀并与初始基体和目标基体不发生剧烈化学或电化学反应的溶液作为电解液；在需要保持初始基体和目标基体结构完整性的情况下，需要选用与其不发生化学或电化学反应的溶液作为电解液。

9.按照权利要求1或8所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：电解过程所用溶液为单一电解质酸、碱或盐类的水溶液，或多种电解质酸、碱或盐类的水溶液，或单一电解质酸、碱、盐类与有机物烷、烯、炔、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯之一种或两种以上的混合溶液，或多种电解质酸、碱或盐类与有机物烷、烯、炔、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯之一种或两种以上的混合溶液。

10.按照权利要求1或8所述的低成本、洁净无损转移大面积石墨烯的方法，其特征在于：电解质在溶液中的浓度在0.01mol/L～10mol/L，电解过程的操作温度在–10℃～100℃，电解过程所用电压在1～100伏特，电流在0.01～100安培；电解所产生的气体为氢气、氧气、氯气之一种或两种以上。