[發明專利]一種松香樹脂轉移石墨烯的方法及石墨烯透明導電薄膜的制備與應用

有效

• 申請號: 201611065371.3
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN107364851B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 杜金紅;張志坤;張鼎冬;馬來鵬;任文才;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;H01L51/56;H01L51/48;H01L51/44;H01L51/52
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及一種松香樹脂轉移石墨烯的方法及石墨烯透明導電薄膜的制備與應用。該方法主要包括：(1)將松香樹脂溶解于有機溶劑，然后涂覆在金屬箔基體上生長的石墨烯的表面，加熱固化，得到的松香/石墨烯/金屬箔復合體；(2)通過刻蝕法去掉金屬箔或采用電化學剝離法使松香/石墨烯與金屬箔分離；(3)將松香/石墨烯復合體轉移到目標基體上，并利用熱處理去除石墨烯和目標基體之間的水分；(4)清洗去除松香，從而實現石墨烯的轉移。本發明方法使轉移的石墨烯表面具有更高的清潔度，同時可以很好地保持石墨烯薄膜的完整性和優異的光電性能，可制備石墨烯透明導電薄膜，適用于太陽能電池、有機發光二極管等器件的制備與應用。

技術領域：

本發明涉及一種松香樹脂轉移石墨烯的方法及石墨烯透明導電薄膜的制備與應用，具體為利用松香樹脂(Rosin)作為轉移介質轉移生長在金屬基體上的石墨烯的方法，通過層層轉移單層石墨烯或直接轉移多層石墨烯制備石墨烯透明導電薄膜及其應用。

背景技術：

石墨烯(Graphene)具有獨特的結構和優異的透光、導電、導熱、柔性等，作為新一代光電薄膜，可廣泛地用于觸摸屏、太陽能電池、有機發光二極管、傳感器等領域。目前，化學氣相沉積(CVD)是最有效的制備大面積石墨烯薄膜的方法，但石墨烯通常在金屬箔(銅、鉑、鎳等)基體上生長，為實現其表征和應用，需要將其轉移到其它基體(硅片、玻璃片、塑料等)上。然而，已有的卷對卷(Roll to Roll)、機械剝離等轉移過程容易造成石墨烯破損，嚴重影響轉移后石墨烯的性能。利用轉移介質的方法，能夠減少這種破損，但目前使用的轉移介質通常是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等高分子樹脂，與石墨烯的相互作用強、不易在溶劑中溶解，即使用大量的有機溶劑進行清洗，在石墨烯表面仍有大量的殘留，不僅降低石墨烯的光電性能，還大大增加了石墨烯的表面粗糙度，阻礙了其在光電器件等領域中的應用。

松香樹脂是一種有機小分子，不僅與石墨烯相互作用弱，而且易溶于多種有機溶劑，容易從石墨烯表面去除。因此，以松香樹脂作為轉移介質，在實現石墨烯完整無損轉移的同時，具有更高的清潔度。此外，在PMMA輔助支撐下，可制備大面積、高性能的透明導電薄膜，對于石墨烯的應用具有重要的意義。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種利用松香樹脂轉移金屬箔基體上制備的石墨烯的方法，該方法所用松香是一種小分子樹脂，與石墨烯表面相互作用弱、易溶于大部分有機溶劑，使轉移的石墨烯表面具有更高的清潔度，同時可以很好地保持石墨烯的完整性和優異的光電性能。此外，為了增加松香的支撐強度，可在在松香樹脂層上再涂覆PMMA作為輔助支撐層，由于松香隔離了PMMA與石墨烯的直接接觸，可避免PMMA的殘留，進而實現石墨烯大面積轉移。在此基礎上通過層層轉移單層石墨烯或直接轉移多層石墨烯到透明基體上可制備石墨烯透明導電薄膜，在太陽能電池、有機發光二極管等器件領域具有廣泛應用。

本發明的技術方案是：

一種松香樹脂轉移石墨烯的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：將松香樹脂溶解于有機溶劑，然后涂覆在金屬箔基體上生長的石墨烯表面，加熱固化，得到松香/石墨烯/金屬箔復合體；

步驟2：通過刻蝕法去掉金屬箔或采用電化學剝離法使松香/石墨烯復合體與金屬箔分離，再經反復清洗，獲得松香/石墨烯復合體；

步驟3：將松香/石墨烯復合體轉移到目標基體上，并利用熱處理去除石墨烯和目標基體之間的水分，使松香/石墨烯與目標基體緊密結合；

步驟4：采用有機溶劑或堿溶液溶解松香涂層，再經清洗、干燥去除松香，從而完成石墨烯的轉移過程。

所述的利用松香樹脂轉移石墨烯的方法，松香作為轉移介質，包括天然松香、氫化松香、歧化松香、馬來松香或聚合松香；

石墨烯為CVD法生長在金屬箔基體上的1～10層石墨烯薄膜，金屬箔包括Cu、Ni、Pt或Ru。