[发明专利]一种解理制备石墨烯的方法

说明书

本发明提供一种解理制备石墨烯的方法，包括以下步骤：(1)在不使用溶剂清洗基底的表面的情况下，仅通过氧等离子体清洗基底的表面；(2)用胶带机械解理石墨，将胶带上的石墨贴附到步骤(1)中制得的等离子体清洗的基底表面上，得到胶带‑石墨‑基底材料，于80～140℃下热处理1～30分钟；和(3)将步骤(2)中制得的胶带‑石墨‑基底材料自然冷却，从基底上剥离胶带，从而制得石墨烯。本发明的方法可以简单高效地制备大面积(例如，面积为85200μm²)的石墨烯，制得的石墨烯兼顾了高质量和大面积的需求，可以满足更多高精度实验对样品的需求。本发明的制备方法简单，不需要在溶剂中超声清洗基底，提高了解理效率。

技术领域

本发明涉及一种解理制备石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是最早被发现的二维材料，自2004年首次在实验室制备出石墨烯后，由于其良好的机械、电子、热力学、光学特性，使其在广泛的领域都拥有巨大的应用前景。目前制备石墨烯的方法有很多，其主要包括机械解理方法、化学气相沉积方法(CVD)、氧化还原方法和热解碳化硅方法。石墨烯是真正意义上的单原子层材料，其独特的原子结构和电子结构使得该材料具有普通材料难以匹及的性质，而高质量的单晶石墨烯是研究该材料本征物性必不可少的基础。

常规的机械解理方法制备的石墨烯是目前公认的高质量石墨烯，之前几乎所有的石墨烯本征物理性质都是在机械解理的样品上观察和测试到的。但是该方法存在样品尺寸小(十几微米左右)，产率低等缺点，在显微镜下寻找单层的样品困难。因此，利用机械解理方法制备石墨烯需要投入较大的人力和时间成本。

CVD方法可以制备大面积石墨烯，该方法对金属基底的要求较高，其中常用的生长基底包括铜、镍、钌等金属基底。但是，该方法制备出的石墨烯缺陷较多，与金属基底的相互作用比较强，层数难以控制，很难直接反映石墨烯的本征特性。同时，CVD方法制备周期较长，能耗很高，后期器件加工还会涉及到复杂的转移过程、金属的溶脱过程等。

氧化还原方法制备石墨烯可以实现大规模批量生产，但是该方法制备得到的是缺陷和杂质较多的石墨烯粉体材料，制备过程中需要用到强酸等难处理的化学试剂，后期处理废液会消耗更多的人力和物力。

热解碳化硅方法也是基础研究当中常用的石墨烯制备方法。但是，由这种方法制备得到的石墨烯与基底之间也具有较强的相互作用，转移过程相对复杂。同时，该方法中采用的原料单晶碳化硅本身的制备成本高，这限制了热解碳化硅方法在科研和产业化方面的应用。

因此，目前很难制备大面积高质量的石墨烯样品，这限制了一些对样品要求较高的实验测量。例如红外光谱方面的研究，常规解理的石墨烯尺寸太小，远小于光斑的尺寸，而普通CVD石墨烯缺陷较多，转移过程中引入了许多杂质，很难得到较好的测量结果。目前仍存在提供制备石墨烯，尤其是大面积石墨烯方法的需求。

发明内容

因此，本发明的目的是针对现有石墨烯的制备方法的不足，提供一种解理制备石墨烯的方法。由本发明方法制备的石墨烯尺寸大，产率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种解理制备石墨烯的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在不使用溶剂清洗基底的表面的情况下，仅通过氧等离子体清洗基底的表面；

(2)用胶带机械解理石墨，将胶带上的石墨贴附到步骤(1)中制得的等离子体清洗的基底表面上，得到胶带-石墨-基底材料，于80～140℃下热处理1～30分钟；和

(3)将步骤(2)中制得的胶带-石墨-基底材料自然冷却，从基底上剥离胶带，从而制得石墨烯。

在本发明上下文中，自然冷却是指在室温下冷却。