[發明專利]一種使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法

有效

• 申請號: 201811314339.3
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109205607B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 張錦英;黃家良;史燁禾;趙雪雯;成永紅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，向石墨烯水溶液中按比例加入甲苯和酒精后充分混合均勻，然后倒入真空抽濾裝置中；待抽濾瓶中的溶液形成上下分層的溶液體系時，石墨烯被限制在界面處，并在界面處剪切力的作用下水平鋪展，石墨烯的(002)面趨于和界面平行，石墨烯發生自組裝形成石墨烯膜，此時啟動抽濾裝置抽掉溶液，則在濾紙上獲得在微觀層面上石墨烯的(002)面相互平行的石墨烯膜。

2.根據權利要求1所述的一種使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將石墨烯分散在水中，超聲處理，得到石墨烯懸浮液；

2)向石墨烯懸浮液中按比例加入甲苯、酒精和水，充分混合，得到混合物A；

3)將混合物A進行短時間的超聲、振蕩處理，待其混合均勻后即刻倒入真空抽濾裝置中，待觀察混合物A發生分層現象，石墨烯向分層界面處轉移直至最終全部限制在界面處，石墨烯在界面剪切力度作用下自發水平平鋪、自由漂移，其(002)面趨于和界面平行，同時進行高度取向的自組裝；

4)自組裝完成后，在界面處形成穩定均勻的石墨烯膜，啟動真空抽濾裝置，將溶液抽除，界面處的石墨烯膜整體緩緩下降并最終完整附著在濾紙表面；

5)將濾膜烘干，得到在微觀層面上石墨烯的(002)面相互平行的石墨烯膜。

3.根據權利要求2所述的使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，步驟1)中，石墨烯懸浮液中石墨烯的濃度為0.01～2mg/mL。

4.根據權利要求2所述的使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，混合物A中，水與甲苯的體積比≥1:8；酒精與甲苯的體積比為1：8～2:1。

5.根據權利要求2所述的使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，步驟3)中，將混合物A在超聲功率為30～60W的條件下，處理5～30s。

6.根據權利要求2所述的使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，步驟3)中，觀察混合物A發生分層現象的等待時間為0.5～5min。

7.根據權利要求2所述的使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，步驟5)中，烘干溫度為25～80℃，烘干時間為2～24h。

8.根據權利要求2所述的使石墨烯水平平鋪自組裝形成石墨烯膜的方法，其特征在于，還包括重復步驟2)～步驟4)的操作，通過控制層疊次數控制石墨烯膜的厚度。