[发明专利]一种不锈钢基底上三维石墨烯的制备方法

摘要

本发明公开了一种不锈钢基底上三维石墨烯的制备方法，其是一种三维石墨烯对不锈钢基底的改性方法，该方法先用激光在不锈钢基底上刻蚀出三维微柱阵列；接着在铜箔衬底上以化学气相沉积法生长三维石墨烯；再用聚甲基丙烯酸甲酯将三维石墨烯转移到激光刻蚀后的不锈钢基底表面；最后，在高温下热降解去除聚甲基丙烯酸甲酯层得到不锈钢基底上三维石墨烯。本发明制备出的复合三维石墨烯的不锈钢具有良好的疏水性，且疏水性可以通过不锈钢基底表面的微柱间距进行调节；本发明能够应用于结构仿生、太阳能电池、传感器方面、高性能纳电子器件和复合材料等领域，具有潜在的应用价值。

主权项

一种不锈钢基底上三维石墨烯的制备方法，该方法包括以下步骤：A、不锈钢基底的处理：将不锈钢基底表面的氧化膜去除后，依次用丙酮和蒸馏水去污清洗；接着，将其表面加工为阵列式凸凹结构；B、三维石墨烯的制备：B1、铜箔衬底处理：将铜箔衬底在冰醋酸中浸泡30min，除去表面的氧化膜；B2、化学气相沉积法制备三维石墨烯：将铜箔衬底放入管式炉中反应，反应分为三个阶段：升温阶段：将温度升高到900～1000℃后通入Ar和H2，通入气体流量分别为10～30sccm和40～50sccm，时间为40min；生长阶段：向反应炉中通入CH4和H2，通入气体流量均为10～15sccm，反应温度为1000℃；降温阶段：向反应炉中再次通入Ar和H2后逐步降温至室温，通入气体流量均为10～50sccm；C、三维石墨烯的转移：C1、从反应炉中取出步骤B2制得的表面具有三维石墨烯的铜箔衬底，在三维石墨烯表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，并于150℃固化；C2、以1mol/L的刻蚀剂将铜箔衬底完全刻蚀，然后，用去离子水将刻蚀后的复合聚甲基丙烯酸甲酯的三维石墨烯反复浸泡清洗，除去剩余刻蚀剂；C3、将复合聚甲基丙烯酸甲酯的三维石墨烯覆盖在步骤A中制得的不锈钢基底表面，用氮气吹干表面水分并置于室温下干燥；D、聚甲基丙烯酸甲酯层的去除：在350℃真空热处理条件下，通过热降解除去复合在三维石墨烯表面的聚甲基丙烯酸甲酯层。