[发明专利]一种基于绝缘基底的石墨烯制备方法

摘要

本发明提供了一种基于绝缘基底的石墨烯制备方法。首先将氧化石墨烯水溶液悬涂到亲水化处理后的绝缘基底上，然后将两片石英片沿着绝缘基底边缘平行放置，中间空隙作为石墨烯生长区域，再将铜箔盖在石英片上方后一并放入到管式炉中。通入高纯氩气、氢气和甲烷，利用氧化石墨烯、铜箔和甲烷分别作为石墨烯生长的种子、催化剂和碳源，在绝缘基底上以氧化石墨烯为中心直接生长出石墨烯。本发明省去化学气相沉积法中聚合物悬涂、金属催化剂刻蚀和聚合物溶解等步骤，简化工艺，减少缺陷产生。同时该方法通过压力及气体流量的调节，可以在绝缘基底上可控生长出不同尺寸和不同形貌的石墨烯，满足不同领域的需求。

主权项

1.一种基于绝缘基底的石墨烯制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一、将绝缘基底放入按质量比3：1预制好的浓硫酸与双氧水混合溶液中，90℃反应2小时，取出绝缘基底并用去离子水洗涤三次，将氧化石墨烯水溶液悬涂在绝缘基底上；步骤二、将两片石英片和一片铜箔先后放置在悬涂有氧化石墨烯的绝缘基底上，放入石英管中；所述两片石英片分别沿着绝缘基底的任一两边缘平行放置，铜箔放置在两片石英片上，中间空隙作为石墨烯生长区域；步骤三、将石英管放入管式炉中，通入高纯氩气和氢气，保持压力为10‑500mtorr，升温至1080‑1100℃，通入甲烷，利用绝缘基底上的氧化石墨烯为种子，在绝缘基底上生长石墨烯，恒温2‑8小时关闭甲烷和管式炉，快速降温至室温，分别将铜箔、石英片和生长有石墨烯的绝缘基底从石英管中取出；步骤四、取下石英片和铜箔，将长有石墨烯的绝缘基底分别用稀盐酸和去离子水洗涤3次；其中，所述氧化石墨烯由Hummer法制得，氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的平均粒径为200‑500nm，氧化石墨烯的质量浓度为0.01‑0.1mg/mL；所述绝缘基底为蓝宝石、二氧化硅或氮化硅；所述石英片厚度为1‑5mm，铜箔厚度为10‑25um；步骤三所述氩气流量为50‑200sccm，氢气流量为10‑50sccm，甲烷流量为1‑10sccm；所述稀盐酸的质量分数为1‑3％。