[發明專利]一種溴摻雜的高導電超薄石墨烯膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810061894.3
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108249424B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 高超;彭蠡;許震
• 申請（專利權）人: 長興德烯科技有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種溴摻雜的高導電超薄石墨烯膜的制備方法，該石墨烯膜由氧化石墨烯經過濾抽成膜、化學還原、固液同步轉移、高溫石墨化、溴摻雜等步驟得到。該石墨烯膜由單層氧化/還原氧化石墨烯通過物理交聯組成。石墨烯膜厚度為10?2000個原子層。氧化石墨烯膜厚度很小，并且內部存在大量的缺陷，因而具很好的透明度以及極好的柔性。化學還原后，大部分官能團消失，石墨烯膜開始導電；高溫還原，石墨烯結構修復，電子遷移率提升；溴摻雜后石墨烯載流子濃度提升。此石墨烯膜可用作高柔性透明導電器件。

技術領域

本發明涉及高性能納米材料及其制備方法，尤其涉及一種溴摻雜的高導電超薄石墨烯膜的制備方法。

背景技術

宏觀組裝氧化石墨烯或者石墨烯納米片的石墨烯膜是納米級石墨烯的主要應用形式，常用的制備方法是抽濾法、刮膜法、旋涂法、噴涂法和浸涂法等。通過進一步的高溫處理，能夠修補石墨烯的缺陷，能夠有效的提高石墨烯膜的導電性和熱導性，可以廣泛應用于智能手機、智能隨身硬件、平板電腦、筆記本電腦等隨身電子設備中去。

但是目前，高溫燒結過的石墨烯膜厚度一般在1um以上，里面封閉了很多的氣體，在高壓壓制的過程中，封閉的氣孔以褶皺的形式保留下來，導致石墨烯膜取向度變差，密度變小，并且層間AB堆疊度差，嚴重影響了石墨烯膜性能的進一步提高。

目前報道的石墨烯膜電導率因為結構缺陷至今停留在10⁶S/m。距離金屬還有很大的距離。為此，我們通過結構和成分控制的方法，將石墨烯膜電導率提升到18.9x10⁶S/m，電導率提升接近20倍，媲美金屬。此方法制備的石墨烯膜完全可以滿足絕大部分高導電器件的需求，為石墨烯膜的導電設計打開了新的大門。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種溴摻雜的高導電超薄石墨烯膜的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種溴摻雜的高導電超薄石墨烯膜的制備方法，包含如下步驟：

(1)將氧化石墨烯配制成濃度為0.5-10ug/mL氧化石墨烯水溶液，以AAO膜為基底抽濾成膜。

(2)將貼附于AAO的氧化石墨烯膜置于密閉容器中，80-100度HI高溫從底部往上熏蒸0.1-1h。

(3)用蒸鍍、流延等方法將融化的固體轉移劑均勻涂敷在還原氧化石墨烯膜表面，并于室溫下自然冷卻，直到基底膜自然脫落。

(4)將上述得到的固體轉移劑支撐的石墨烯膜在固體轉移劑揮發的溫度下揮發掉固體轉移劑，得到獨立自支撐的石墨烯膜。

(5)將上述獨立自支撐石墨烯膜置于高溫爐中，升溫至3000攝氏度，修復石墨烯膜結構，去除內部缺陷。

(6)將步驟5處理后的石墨烯膜和一定量的液溴置于同一密封的容器中，其中液溴的量m與容器容積v滿足：m/v＝1g/L，然后將整個容器用液氮冰凍后抽真空直至將空氣完全抽除。室溫(20-30℃)下自然解凍后放入30-40攝氏度的烘箱中加熱12-24小時，得到溴摻雜的石墨烯膜。

進一步地，所述的固體轉移劑，選自如下物質，例如石蠟、萘、三氧化二砷、樟腦、硫、降冰片烯、松香等可在某種條件下升華或者揮發的不溶于水的小分子固態物質。

進一步地，所述的固體轉移劑的升華溫度要控制在320度以下；升華壓力以及環境含氧量根據物性而定。

進一步地，所述的升溫過程如下：0-2000攝氏度，5-20攝氏度每分鐘；2000-3000攝氏度，2-5攝氏度每分鐘。