[发明专利]一种高度褶皱的氧化石墨烯膜的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高度褶皱的氧化石墨烯膜的制备方法及其应用，这种高度褶皱氧化石墨烯膜厚度较小，并且内部存在大量的官能团；加上膜本身具有的大量褶皱结构，因而具很好的透明度、气体穿透性以及极好的气体吸附性。结合异相容积处理、固液同步转移，可以进一步提高上述褶皱膜对于湿度的敏感度，可用作高柔性透明气体探测器件。

技术领域

本发明属于新型材料领域，尤其涉及一种高度褶皱的氧化石墨烯膜的制备方法及其应用。

背景技术

2010年以来，石墨烯及其衍生物由于其卓越的物理化学性能得到了各个领域的关注。氧化石墨烯是制备石墨烯的最重要的前驱体，同时其也具有自身独特的物理性质，具有大量的缺陷、含氧官能团等，因此具有很高的光透明性、高亲水性、高带隙等等。基于此，其在湿度探测方面得到了广泛关注。

目前氧化石墨烯在湿度探测方面主要运用滴涂、旋涂、喷雾等方法，此方法有以下弊端：其一，表面结构不可控；第二，均匀性不可控；第三，厚度不可控；第四，膜内部结构不可控。综合以上因素，所做的氧化石墨烯基湿度探测器，不具有很好的线性响应，且响应时间很长。

为此，我们设计了独立自支撑的纳米厚二级褶皱石墨烯膜。独立自支撑的结构以及褶皱的结构，保证了湿度探测的响应面积。其纳米级的厚度以及内部的多褶皱的结构使得气体可以快速穿透整个膜，保证了膜高度的响应性以及很短的响应时间。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种对湿度高度敏感的高度褶皱的氧化石墨烯膜的制备方法及其在湿度传感领域中的应用

本发明采用以下技术方案：一种高度褶皱的氧化石墨烯膜的制备方法，将厚度不大于100nm的氧化石墨烯膜漂浮于基底液上，蒸发基底液体，得到高度褶皱的氧化石墨烯膜。

进一步地，所述厚度不大于100nm的氧化石墨烯通过以下方法制备得到：将氧化石墨烯配制成氧化氧化石墨烯有机溶液，并用不良溶剂沉淀氧化石墨烯片，最后抽滤成膜。

进一步地，有机溶液为丙酮，四氢呋喃，DMF，甲醇，乙醇，乙二醇，NMP，DMSO；不良溶剂为乙酸乙酯，甲苯，邻二甲苯，乙腈，乙酸乙酯，乙醚，正己烷等。

进一步地，所述厚度不大于100nm的氧化石墨烯通过以下方法制备得到：

(1)利用AAO对氧化石墨烯溶液抽滤成膜；

(2)用蒸镀、流延等方法将融化的固体转移剂均匀涂敷在氧化石墨烯膜表面，并于室温下自然冷却，直到膜从AAO上自然脱落。

(3)将上述得到的固体转移剂支撑的氧化石墨烯膜在固体转移剂挥发的温度下挥发掉固体转移剂，得到独立自支撑的氧化石墨烯膜。

进一步地，所述步骤1具体为：将氧化石墨烯配制成氧化氧化石墨烯有机溶液，并用不良溶剂沉淀氧化石墨烯片，最后利用AAO抽滤成膜。

进一步地，所述的固体转移剂，选自如下物质，例如石蜡、樟脑、氯化铝、碘、萘、三氧化二砷、五氯化磷、丙烯酰胺、三氯化铁、硫、红磷、氯化铵、碳酸氢铵、碘化钾、降冰片烯、咖啡因、三聚氰胺、水、松香、叔丁醇、三氧化硫等可在某种条件下升华或者挥发的小分子固态物质。

上述高褶皱氧化石墨烯膜在湿度探测中的应用，具体为：在电极表面滴涂基底液，然后将氧化石墨烯膜漂浮在所述基底液上，蒸发基底液，在电极表面得到高度褶皱的氧化石墨烯膜。

本发明的有益效果包括如下3个方面：

1.表面褶皱的构建，增加了薄膜湿度探测的表面积。

2.异相处理，使得氧化石墨烯在整个膜中具有高度的额褶皱，使得气体更容易渗透。