[发明专利]一种洁净的石墨烯及其制备工艺

说明书

本发明涉及石墨烯制备技术领域，公开了一种洁净的石墨烯及其制备工艺，工艺步骤为：先在铜基底上形成一层过渡金属薄膜，并通入碳源气体和氢气，进行化学气相沉积，沉积完成后，在过渡金属膜与铜基底之间形成石墨烯；再将铜基底和过渡金属膜经过酸液腐蚀，去除过渡金属膜；将铜基底与石墨烯取出，将活性炭粘合物涂覆于石墨烯表面，置于加热板上，使活性炭粘合物固化于石墨烯表面，然后剥离石墨烯表面的活性炭粘合物，即可制得洁净石墨烯。本制备工艺可以去除石墨烯产物中所残留的金属元素以及杂质，降低石墨烯与金属电极之间的接触电阻，提高石墨烯的热导率和纯度，使得石墨烯的纯度和洁净度均在99％以上，且成本低，制备效率高。

技术领域

本发明涉及石墨烯制备技术领域，具体是一种洁净的石墨烯及其制备工艺。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

石墨烯的发展离不开稳定的制备工艺，石墨烯常见的制备方法有机械剥离法、氧化还原法、外延生长法和化学气相沉积法，机械剥离法得到的石墨烯畴区尺寸较小，只能用于实验室应用，氧化还原法会不可避免地残留有机官能团，石墨烯的缺陷较多，外延生长法对于生长条件和基底的要求较高，石墨烯的制备成本高昂，因此，相比于其他制备方法，化学气相沉积法则是制备石墨烯的理想方法，同时也是实现石墨烯工业化大规模的生产，的有效途径。

但是在化学气相沉积方法制备石墨烯中，石墨烯表面往往会分布有污染物、杂质或者残留的金属元素，虽然随着技术的进步，针对这一问题得到了改善，但是效果还是不够理想。因此，本领域技术人员提供了一种洁净的石墨烯及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种洁净的石墨烯及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种洁净的石墨烯的制备工艺，该工艺为以下步骤：

S1、先在铜基底上形成一层过渡金属薄膜，并通入碳源气体和氢气，进行化学气相沉积，沉积完成后，在过渡金属膜与铜基底之间形成石墨烯；

S2、将上述的铜基底以及过渡金属膜经过酸液腐蚀，去除过渡金属膜；

S3、经过腐蚀后，将铜基底与石墨烯取出，再将活性炭粘合物涂覆于石墨烯表面，置于加热板上，使活性炭粘合物固化于石墨烯表面，然后剥离石墨烯表面的活性炭粘合物，即可制得洁净石墨烯。

作为本发明进一步的方案：所述S1中沉积过程在氩气保护空间内进行，其中氩气气体的流量为100sccm-200sccm，沉积的压强为30Pa-500Pa。

作为本发明再进一步的方案：所述S1中过渡金属为Cu、Co、Pt和Ni中的一种，过渡金属薄膜的膜厚为30-150μm。

作为本发明再进一步的方案：所述铜基底为单晶铜片、多晶铜片或铜箔中的一种，且铜基底的厚度为10-100μm。

作为本发明再进一步的方案：所述S1中碳源气体为甲烷、乙烷或乙烯，所述碳源气体的流量为0.1sccm-5sccm，所述氢气的流量为100sccm-700sccm，所述化学气相沉积的温度在700-1000℃，时间大于0.5min。

作为本发明再进一步的方案：所述S2中的酸液为三氯化铁或浓硫酸。

作为本发明再进一步的方案：所述活性炭粘合物包括：活性炭粉末、粘结剂、溶剂、增稠剂，其质量比为：5-15:3-7:1-3:3-5，其制备方法为：将活性炭粉末和粘结剂放入搅拌罐中进行均匀搅拌，期间加入溶剂和增稠剂，均匀搅拌15-30min，温度控制在50-80℃，即可制得粘稠状活性炭粘合物。