[发明专利]一种石墨烯/金属膜复合材料的制备方法及其用途

说明书

本发明提供了一种石墨烯/金属膜复合材料的制备方法及其用途，该方法制备方法包括：(1)利用电子束蒸发法，在硅板上制备得到金属膜；(2)利用聚甲基丙烯酸甲酯转移法，将石墨烯转移至所述金属膜表面，得到所述石墨烯/金属膜复合材料。本发明将石墨烯承载在金属膜基体之上，可以降低石墨烯的官能化难度，显著提高石墨烯的环加成反应活性，拓宽了石墨烯的应用范围。

技术领域

本发明涉及石墨烯基础理论技术领域，特别涉及一种石墨烯复合金属膜材料的制备方法及其用途。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化方式形成的单原子层二维材料，由于其具有优异的强度、柔韧、导电、导热和光学特性，因此其在微电元件制造，储能材料设计以及生物医药科学等前瞻领域拥有巨大的应用潜力。然而，由于石墨烯自身具有高度对称的离域结构，以及庞大的共轭sp²碳原子构成体系，使其化学反应天然呈现惰性状态，因此，石墨烯的官能化难度较大(将 sp²碳原子转化为sp³碳原子)。

由于石墨烯自身的力学性能较低，无法克服其自身的表面张力，因此，现实中石墨烯不能单独存在，必须依托在基体表面。然而，在现有技术中，由于石墨烯天然的反应惰性，对其进行开环难度较大，因此现有技术中缺乏对石墨烯环加成反应的研究，这严重制约了石墨烯材料的应用。

发明内容

本发明提供了一种石墨烯复合金属膜材料的制备方法及用途，将石墨烯承载在金属膜基体上可以降低石墨烯的官能化难度，显著提高石墨烯的环加成反应活性。

第一方面，本发明提供了一种石墨烯复合金属膜材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)利用电子束蒸发法，在硅板上制备得到金属膜；

(2)利用聚甲基丙烯酸甲酯转移法，将石墨烯转移至所述金属膜表面，得到所述石墨烯复合金属膜材料。

优选地，所述金属膜为镍金属膜或铜金属膜；所述金属膜的厚度为 50～200nm。

优选地，所述石墨烯为单层CVD石墨烯；所述石墨烯的sp³碳原子含量低于5％。

优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为150000～960000。

第二方面，本发明提供了一种石墨烯/金属膜复合材料，采用上述第一方面任一所述的制备方法制备得到。

第三方面，本发明提供了一种石墨烯/金属膜复合材料在环加成反应中的用途，所述环加成反应包括如下步骤：

(1)将缺电子化合物与溶剂配制成反应溶液；

(2)将石墨烯/金属膜复合材料与步骤(1)得到的反应溶液进行反应。

优选地，在步骤(1)中，所述缺电子化合物为1,3-二甲氧基丁二烯、马来酸酐或4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸甲酯中的一种。

优选地，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述反应溶液的浓度为 0.02～0.2mol/L。

优选地，在步骤(2)中，当所述缺电子化合物为1,3-二甲氧基丁二烯或马来酸酐时，所述反应的反应温度为0～250℃，反应时间为0.5～60min。

优选地，在步骤(2)中，当所述缺电子化合物为4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酸甲酯时，所述反应在紫外光下进行，反应温度为10～30℃，反应时间为0.5～120min。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

为了提高石墨烯的环加成反应活性，本发明将石墨烯承载在金属膜基体之上，利用金属膜和石墨烯的相互作用，降低石墨烯的化学稳定性，使石墨烯的开环难度显著降低，拓宽了石墨烯的应用范围。