[发明专利]一种制备石墨烯的工艺、一种石墨烯及其基材

说明书

本发明涉及一种制备石墨烯的工艺，其中所述工艺简单且经济。在所述工艺中，将基材与气化的颗粒紫胶接触以在所述基材上制备石墨烯，所述基材包括但不限于导电材料和非导电材料。本发明还涉及一种石墨烯，其对离子和分子是不可渗透的、抗氧化的并且是疏水的。本发明还涉及一种包含石墨烯的基材，所述基材抗腐蚀、抗氧化并且是疏水的。

技术领域

本发明涉及石墨烯的制备。本发明主要涉及一种利用诸如颗粒紫胶(seedlac)蒸气的碳源制备石墨烯的工艺。本发明还涉及一种通过所述工艺制备的石墨烯。本发明还涉及一种包含所述石墨烯的基材。

背景技术

石墨烯是石墨的单原子衍生物，其具有不同寻常的电子、机械、光学和热学性质。

尽管已知其有价值的性质，但由于缺乏简单的制备工艺，石墨烯基产品的商业化受到限制。例如，化学气相沉积(Chemical vapour deposition,CVD)是在具有大表面覆盖率的基材上制备石墨烯的最常规的工艺。然而，由于较低温度下在诸如镍和铜等基材上制备石墨烯的催化需要，CVD工艺受到限制。并且该工艺需要对如前体(precursor)、气体流速、基材温度和退火时间(annealing time)等工艺参数的精准控制。

已知其他工艺，例如机械剥离(mechanical exfoliation)、溶剂热产品的热解(pyrolysis of solvothermal products)和涂覆有有机化合物的基材的等离子体处理(plasma treatment)已被用于制备石墨烯。然而，上述工艺有其自身的局限性，例如石墨烯的制备仅限于特定的基材、需要受控气氛(requirement of controlled atmosphere)等，此外，这些制备石墨烯的工艺并不经济。

鉴于可用于制备石墨烯的工艺存在上述局限性/缺点，需要开发一种不存在此类局限性/缺点的工艺。

发明总结

本发明克服了截止到本申请的优先权日为止的已知用于制备石墨烯的工艺的局限性/缺点。

因此，本发明涉及一种制备石墨烯的工艺，其中所述工艺包括以下步骤：

加热基材和至少一个进料器；

将颗粒紫胶的蒸气与所述基材接触；和

将所述基材冷却以制成石墨烯。

在另一个实施方案中，本发明涉及一种由所述工艺制备得到的石墨烯，其中所述石墨烯是不可渗透的、抗氧化的和疏水的。

在另一个实施方案中，本发明涉及一种包含所述石墨烯的基材。

附图说明

为了便于理解和实施本发明，现参照附图所示的示例性实施例。附图以及下列详细说明被并入并形成说明书的一部分，并且用于进一步说明实施例和解释本发明的各种原理和优点，其中：

图1说明了颗粒紫胶的化学结构。

图2说明了在基材上制备石墨烯的实验步骤。

图3说明了具有任意连续性的石墨烯的不同放大倍数的显微光学和扫描电子显微镜(SEM)图像。

图4说明了石墨烯在所述石墨烯的不同区域处的拉曼光谱。

图5分别说明了含石墨烯的基材和裸基材(没有所述石墨烯)的透射光谱。

图6说明了石墨烯在不同退火时间下所述石墨烯的不同区域处的拉曼光谱。

图7说明了在石墨烯和裸基材(没有所述石墨烯)上进行的氯化铁暴露试验。

图8分别说明了石墨烯和裸基材(没有所述石墨烯)的电化学塔菲尔(Tafel)图。