[發明專利]形成石墨烯氧化物圖案和石墨烯圖案的方法

無效

• 申請號: 201110052417.9
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102653190A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 韓寶航;王濤;吳沖;周鼎;承倩怡;孫樹清
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B41M1/12
• 分類號: B41M1/12
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種形成石墨烯氧化物圖案的方法和采用由本發明的形成石墨烯氧化物圖案的方法得到的石墨烯氧化物圖案進行還原形成石墨烯圖案的方法。

背景技術

自2004年，Geim等人通過微機械剝離法獲得了單層石墨烯以來，這種已知的最薄碳材料就成為了其家族中的“明星分子”。其穩定的二維晶格結構、超強的力學性能、優異的導電性和負載能力吸引了科學界的廣泛關注和研究，被認為在微納電子器件、能量儲存、高強度材料等領域有著廣泛的應用前景；尤其是其在微納電子器件領域，有望成為新一代的核心材料。

為了將應用前景轉化為現實成果，人們不斷探索石墨烯的制備與加工方法。已發展的方法主要可分為物理法和化學法兩大類，以微機械剝離法為代表的物理方法在制備完整晶格的石墨烯方面具有優勢，卻因效率低下無法實現工業化生產。化學方法制備石墨烯尤以氧化還原法為主，通過制備氧化石墨烯可對其進行溶液加工，便于制備薄膜材料，再經還原得到石墨烯材料。而在器件的應用中，將材料進行圖案化加工是重要的步驟，已有的激光直寫法(Microstructuring?of?Graphene?Oxide?Nanosheets?Using?Direct?Laser?Writing.Yong?Zhou，Qiaoliang?Bao，Binni?Varghese，Lena?Ai?Ling?Tang，Chow?Khim?Tan，Chorng-Haur?Sow，and?Kian?Ping?Loh.Advanced?Materials.2010，22(1)，67-71)、等離子體刻蝕法(Patterned?Graphene?Electrodes?from?Solution-Processed?Graphite?Oxide?Films?for?Organic?Field-Effect?Transistors.Shuping?Pang，Hoi?Nok?Tsao，Xinliang?Feng，and?Klaus?Mullen.Advanced?Materials.2009，21(34)，3488-3491)等石墨烯的圖案化方法成本高，條件苛刻。

因此，探索一種新的氧化石墨烯圖案的制備方法顯得尤為迫切。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用微接觸印刷技術形成石墨烯氧化物圖案的方法以及采用該石墨烯氧化物圖案還原形成石墨烯圖案的方法。

本發明提供了一種形成石墨烯氧化物圖案的方法，該方法按照以下(A)和(B)兩種方式之一進行：

(A)將石墨烯氧化物溶液與圖案化聚二甲氧基硅烷印章表面接觸，干燥；然后將干燥后的圖案化聚二甲氧基硅烷印章與基底在外力為0-5N的條件下接觸1-500min，移開印章，從而在基底上形成石墨烯氧化物圖案；

(B)將圖案化聚二甲氧基硅烷印章與連接劑接觸，然后與基底在外力為0-5N的條件下接觸1-500min，移開印章，得到接觸后的基底；將接觸后的基底與石墨烯氧化物溶液接觸，干燥，從而在基底上形成石墨烯氧化物圖案；其中，所述連接劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇和/或水溶液、聚醚酰亞胺水溶液、巰基胺水溶液、3-氨基丙烷-1-磷酸水溶液、2-氨基乙烷-1-磷酸水和/或乙醇溶液以及4-氨基丁烷-1-磷酸水和/或乙醇溶液中的一種或多種。

本發明提供了一種形成石墨烯圖案的方法，該方法包括：將氧化石墨烯圖案在還原性氣氛中，800-1000℃下加熱15-60分鐘，其中，所述氧化石墨烯圖案為本發明所述的制備方法制備得到的氧化石墨烯圖案。

本發明通過將微接觸印刷技術應用于石墨烯氧化物圖案的形成，使得形成的石墨烯氧化物圖案精細，并且成本低廉，操作過程簡單，開拓了新的形成石墨烯氧化物圖案的方法，同時為以氧化石墨烯為基礎的相關應用提供了新的思路。

附圖說明

圖1為實施例1的石墨烯氧化物圖案在Leica?DM4000光學顯微鏡下的光學顯微鏡圖。

圖2為實施例4的石墨烯氧化物圖案在Leica?DM4000光學顯微鏡下的光學顯微鏡圖。

圖3為實施例5的石墨烯氧化物圖案在Leica?DM4000光學顯微鏡下的光學顯微鏡圖。

圖4為實施例13的石墨烯氧化物圖案在Leica?DM4000光學顯微鏡下的光學顯微鏡圖。

圖5為實施例14的石墨烯氧化物圖案在Leica?DM4000光學顯微鏡下的光學顯微鏡圖。

圖6為實施例15的石墨烯氧化物圖案在Leica?DM4000光學顯微鏡下的光學顯微鏡圖。

圖7為石墨烯氧化物圖案的拉曼散射圖譜。