[发明专利]一种碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜的制备方法

摘要

一种碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜的制备方法，属于石墨烯薄膜技术领域。本发明首先将碳纳米管进行表面处理和分散，得到均匀的碳纳米管分散液，然后将碳纳米管分散液均匀的负载在金属箔表面上，在900～1070℃下甲烷和氢气气氛中对表面载有碳纳米管的金属箔进行CVD，然后刻蚀去掉金属箔，即得到一种网络化碳纳米管在二维平面内原位增韧石墨烯薄膜。本发明所得的碳纳米管/石墨烯薄膜在转移过程中无需聚合物的辅助，具有制备工艺简单，操作方便，适于规模化生产，便于推广应用，生产成本低等特点。采用本发明方法制备出的碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜机械强度高，具有优异的导电性、透明度以及导热性等。本发明方法制备出的产品可广泛用于透明薄膜电极、薄膜电子触屏、高灵敏度传感器、晶体管以及柔性薄膜电子器件等领域。

主权项

一种碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于所述方法的具体步骤如下：(1)碳纳米管的负载配制表面活性剂的水溶液A，所述溶液A中表面活性剂的浓度为0.5～1g/L；将碳纳米管分散于溶液A中，配制得到溶液B，上述溶液B中碳纳米管的浓度为0.5～1g/L；将溶液B进行超声震荡，超声功率为60～90W，超声时间为10～30min，得到部分切开的碳纳米管分散液C；将溶液C均匀地负载到金属箔上，溶液C在金属箔上的负载量为0.1～10mg/cm²。(2)CVD生长石墨烯将步骤(1)中所述得到的表面载有碳纳米管的金属箔放入CVD气氛炉中，将气氛炉抽真空至‑0.1MPa，然后向气氛炉中持续通入H2，在气氛炉的恒温区升温至900～1070℃、H₂气氛中将表面载有碳纳米管的金属箔置于恒温区热还原10～30min，在保持气氛炉恒温区为900～1070℃的温度下，向气氛炉中通入CH₄，保持恒温区内的CH₄∶H₂气氛配比为30∶1～100∶1的条件下进行化学气相生长5～30min；CVD之后停止向炉膛通CH₄和H₂，将上述金属箔移出恒温区，直至冷却至室温，然后向炉膛通入惰性气体，取出表面长有碳纳米管/石墨烯薄膜的金属箔。(3)刻蚀金属箔基底配制刻蚀溶液，按照(NH₄)₂S₂O₃∶BtOH∶去离子水的质量体积比为1g∶1～10ml∶100～1000ml的比例配制刻蚀溶液。将表面长有碳纳米管/石墨烯薄膜的金属箔平放于刻蚀溶液的液面上，金属箔完全被刻蚀溶解，即得到漂浮于刻蚀溶液液面上的碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜。(4)转移将碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜转移至丁醇的水溶液中，其中丁醇的水溶液配比为BtOH∶去离子水＝1～10ml∶100～1000ml；直至将刻蚀溶液完全清洗干净，即可得到漂浮于液面之上的碳纳米管原位增韧石墨烯薄膜。