[发明专利]制备大范围二维纳米材料石墨烯的方法

摘要

本发明涉及一种制备大范围二维纳米材料石墨烯的方法，首先在单晶硅表面镀100-300纳米(nm)镍薄膜，然后利用离子注入的方式，将碳元素注入到镍薄膜中。再经过高速褪火（煺火温度在600-1000摄氏度之间，真空度为10-5至1帕（Pa），煺火时间15分钟至一小时），然后降至室温，使碳原子从镍膜中析出并重组。至此，镍薄膜表面就会有一层石墨烯薄膜（薄膜厚度取决于各实验参数，如碳注入含量等）。将样品放入氯化铁(FeCl3)溶液中，镍薄膜会被腐蚀，石墨烯薄膜会分离并漂浮在液体表面。此时，可以用任意衬底将此石墨烯薄膜从液体中转移出。这样大范围的石墨烯薄膜就制作完成，大小可达数厘米。

主权项

一种制备大范围二维纳米材料石墨烯的方法，其特征是利用碳元素高速离子注入的方式提供碳源来制备大范围石墨烯；具体步骤如下：一、镍薄膜制备：采用溅射法或脉冲激光沉积法方法制备镍薄膜，薄膜厚度在100‑300nm之间，二、碳元素注入：利用高速离子注入的方法，将碳元素注入到镍薄膜的表面，离子注入的剂量(Dose)范围为5x1015‑5x1016 cm‑2，能量为：500‑1000eV，三、高温煺火: 在温度为600‑1000摄氏度下煺火，煺火时间为15分钟‑60分钟，真空条件为10‑5Pa至1Pa，四、镍薄膜腐蚀：利用溶液浓度在0.25‑1摩尔/升的氯化铁或硝酸铁溶液腐蚀镍薄膜，使石墨烯薄膜漂浮在溶液表面，腐蚀时间在3‑24小时，五、石墨烯薄膜转移：利用任意衬底，将漂浮在溶液表面的石墨烯薄膜转移出，即获得大范围的石墨烯薄膜；这样大范围的石墨烯薄膜就制作完成，大小可达数厘米。