[发明专利]一种石墨烯导电薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯导电薄膜的制备方法，包括氧化石墨的制备、氧化石墨烯薄膜的组装和氧化石墨烯薄膜的还原，通过将石墨粉在强氧化剂作用下形成氧化石墨，并将氧化石墨经过超声离心后形成氧化石墨烯胶体溶液，再向氧化石墨烯胶体溶液中滴加电解质以使氧化石墨烯胶体溶液絮凝沉积，同时将预处理好的具有二维或三维结构的基底与氧化石墨烯完成自组装过程制得氧化石墨烯薄膜，最后通过热处理或化学还原的方法去除氧化石墨烯薄膜中的含氧官能团，从而制得石墨烯导电薄膜。本发明提供的石墨烯导电薄膜的制备方法避免了气相沉积法需要将制备好的石墨烯转移到目标基底的步骤，而且，本发明可制得具有复杂二维或三维基底结构的石墨烯导电薄膜。

主权项

1.一种石墨烯导电薄膜的制备方法，所述方法包括氧化石墨的制备、氧化石墨烯薄膜的组装和氧化石墨烯薄膜的还原，其特征在于，通过将石墨粉在强氧化剂作用下形成氧化石墨，并将所述氧化石墨经过超声离心后形成氧化石墨烯胶体溶液，再向所述氧化石墨烯胶体溶液中滴加电解质以使所述氧化石墨烯胶体溶液絮凝沉积，同时将预处理好的具有三维结构的基底与所述氧化石墨烯完成自组装过程制得所述氧化石墨烯薄膜，最后通过热处理或化学还原的方法去除所述氧化石墨烯薄膜中的含氧官能团，从而制得所述石墨烯导电薄膜，其中，具有凸出图案结构的所述三维结构的基底是按如下方式形成的：所述三维结构的基底的基底材料为金属基底，在基底(10)上通过旋凃的方式设置第一屏蔽层(20)后再在第一屏蔽层(20)上依次设置第一掩模层(30)和第二掩模层(40)，并在第二掩模层(40)上设置第二图案掩模(50)，第一屏蔽层(20)为旋涂碳，第一掩模层(30)和第二掩模层(40)的材料为富含硅、氧、氮的化合物，第一掩模层(30)和第二掩模层(40)包含有抗反射图层，第二图案掩模(50)还包括有光阻剂，通过使用第二图案掩模(50)使第二掩模层(40)图案化后再将第二图案掩模(50)移除，在第一掩模层(30)和图案化的第二掩模层(40)上形成一层平面膜(60)后再在平面膜(60)上依次设置第二屏蔽层(70)和第一图案掩模(80)，并且平面膜(60)的厚度大于图案化的第二掩模层(40)的厚度，通过使用第一图案掩模(80)使第二屏蔽层(70)图案化后再将第一图案掩模(80)移除，第二屏蔽层(70)上的图案为重复图案区域，通过使用图案化的第二屏蔽层(70)作为模块刻蚀平面膜(60)并使平面膜(60)形成重复图案区域后再将图案化的第二屏蔽层(70)移除，将图案化的第二掩模层(40)和图案化的平面膜(60)作为组合模块，采用刻蚀的方法使第一掩模层(30)图案化，将图案化的第一掩模层(30)作为模块，继续使用刻蚀方法使第一屏蔽层(20)和基底(10)图案化；所述氧化石墨烯薄膜的组装包括如下步骤：将所述氧化石墨加入反应器内，并按所述氧化石墨和去离子水的质量比为1∶1500～2000的量加入所述去离子水进行超声清洗40～60min，所述氧化石墨经过超声清洗形成的浑浊溶液再进行离心分离处理10～20min；离心分离后将溶解有氧化石墨烯的溶液收集并加入硝酸水溶液搅拌后静置30～60min，经硝酸水溶液进行絮凝沉淀处理后，收集下层的氧化石墨烯；将收集的所述氧化石墨烯倒置于备用的所述具有三维结构的基底上，并使所述氧化石墨烯形成液态膜状，自然晾干后再置于真空箱中干燥，即得氧化石墨烯薄膜；或者将所述具有三维结构的基底垂直浸入收集的所述氧化石墨烯中并垂直提拉所述具有三维结构的基底，使所述氧化石墨烯转移到所述具有三维结构的基底上，自然晾干后再置于真空箱中干燥，即得氧化石墨烯薄膜。