[發明專利]二維材料膜的批量大面積制備方法

有效

• 申請號: 201510408816.2
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105152162B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 游學秋;羅達
• 申請（專利權）人: 游學秋
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186
• 代理公司: 常州知融專利代理事務所(普通合伙) 32302
• 代理人: 張曉東

1.一種二維材料膜的批量大面積制備方法，其特征是：具有如下步驟：

a.首先在生長基底(1)表面生長出二維材料薄膜(2)；

b.然后將生長有二維材料薄膜(2)的生長基底(1)通過蒸汽進行插層處理；

插層處理用蒸汽為水蒸氣，

c.然后將聚合物涂覆在二維材料薄膜(2)上，形成聚合物基底(3)；

d.將二維材料薄膜(2)轉移到聚合物基底(3)上；

e.將轉移至聚合物基底(3)的二維材料薄膜(2)與生長基底(1)分離，

用于該二維材料膜的批量大面積制備方法的設備，包括生長基底(1)、基底循環裝置、二維材料生長裝置(5)、蒸汽插層處理裝置(6)、聚合物涂層裝置(7)、熱轉印裝置和聚合物基底清除裝置(8)，

基底循環裝置帶動生長基底(1)依次通過二維材料生長裝置(5)和蒸汽插層處理裝置(6)，并在二維材料生長裝置(5)和蒸汽插層處理裝置(6)之間循環，

熱轉印裝置包括第一熱轉印滾輪(9-1)、機械脫離滾輪(9-2)和第二熱轉印滾輪(9-3)，

聚合物涂層裝置(7)將聚合物涂覆在通過蒸汽插層處理裝置(6)的二維材料薄膜(2)上，形成聚合物基底(3)，

第一熱轉印滾輪(9-1)位于聚合物涂層裝置(7)后方，并壓在聚合物基底(3)上，利用第一熱轉印滾輪(9-1)的壓力和熱量將生長基底(1)上的二維材料薄膜(2)轉移到聚合物基底(3)上，

機械脫離滾輪(9-2)位于第一熱轉印滾輪(9-1)后方，并壓在聚合物基底(3)上，將轉移至聚合物基底(3)上的二維材料薄膜(2)與生長基底(1)分離，

第二熱轉印滾輪(9-3)位于機械脫離滾輪(9-2)后方，與生長基底(1)分離的二維材料薄膜(2)和另一個目標基底(4)同時送入第二熱轉印滾輪(9-3)，進行熱轉印，將聚合物基底(3)上的二維材料薄膜(2)轉移到另一個目標基底(4)上，

聚合物基底清除裝置(8)位于第二熱轉印滾輪(9-3)后方，轉移到目標基底(4)的二維材料薄膜(2)送入聚合物基底清除裝置(8)中，腐蝕去除聚合物基底(3)。

2.根據權利要求1所述的二維材料膜的批量大面積制備方法，其特征是：在步驟a中，采用化學氣相沉積法或有機前驅體熱解制備法在生長基底(1)表面生長出二維材料薄膜(2)。

3.根據權利要求2所述的二維材料膜的批量大面積制備方法，其特征是：采用化學氣相沉積法在生長基底(1)表面生長石墨烯的具體方法如下：使用含帶有醇蒸汽的二氧化碳作為化學氣相沉積用氣體，生長基底(1)在800度～1200度下生長10～60分鐘；再在通有二氧化碳10～300sccm條件下快速降溫得到生長在生長基底(1)上的石墨烯。

4.根據權利要求2所述的二維材料膜的批量大面積制備方法，其特征是：采用有機前驅體熱解制備法在生長基底(1)表面生長石墨烯的具體步驟如下：首先在生長基底(1)表面制備聚甲基丙烯酸甲酯層；然后將覆蓋聚甲基丙烯酸甲酯層的生長基底(1)送入800度～1200度的高溫爐中，同時在低于30Torr的低壓環境中向高溫爐持續輸送二氧化碳10～30分鐘，或者是持續輸送含有水蒸氣的氬氣10～30分鐘，其中水蒸氣的體積占0.01％～5％；然后將生長基底(1)迅速降溫，在生長基底(1)上得到外延生長的石墨烯。

5.根據權利要求1所述的二維材料膜的批量大面積制備方法，其特征是：所述的聚合物為聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚對苯二甲酸乙酯、聚醚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、聚氧亞甲基、環烯烴共聚物、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺或聚乳酸。

6.根據權利要求1所述的二維材料膜的批量大面積制備方法，其特征是：所述的目標基底(4)為硅基底、二氧化硅基底、玻璃基底、金屬基底或者高分子聚合物基底。