[發明專利]一種常溫制備石墨烯柔性電極的方法

在審

• 申請號: 201910071882.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109748264A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李卓;黃宇嫣
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;C23C14/04;C23C14/34;C23C14/14
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發明涉及一種常溫制備石墨烯柔性電極的方法，在平整基底上粘貼所需圖案，并在基底上磁控濺射一定厚度的還原材料，實現原位還原氧化石墨烯得到特定石墨烯柔性電極薄膜的方法。在本發明中，通過粘貼所需電極圖案的掩膜，得到濺射了一定形狀的還原石墨烯用的還原材料，進而得到特定形狀的石墨烯電極薄膜，無需進一步切割成電極形狀，可有效保證石墨烯薄膜的完整性也可減少原料的浪費。此外本發明中，可供選擇的靶材范圍廣，濺射得到的薄膜平整度高，濺射薄膜的厚度可控，便于得到厚度可控且均勻的石墨烯薄膜，便于直接用膠帶進行轉移。

技術領域

本發明涉及一種常溫制備石墨烯柔性電極的方法，具體是在平整基底上粘貼所需電極的圖案，并通過濺射、蒸發、沉積等方法在基底上得到一定厚度的還原材料，并進一步將該基底室溫放入氧化石墨烯溶液中，進而實現原位還原氧化石墨烯得到圖案化石墨烯電極薄膜的的一種方法。

背景技術

隨著生活水平的提高，人們越來越重視監護身體健康，柔性電子和可穿戴電子器件由于其具有輕薄便攜、舒適性好和及時反饋等優點受到人們的廣泛關注。各種柔性材料，如金屬納米材料、導電聚合物、各種各樣的碳材料（碳納米管、石墨烯、天然生物材料等）已被廣泛應用于可穿戴電子設備。其中碳材料由于導電性能好、化學熱穩定性高、固有結構靈活、重量輕以及對人類友好等特點，是柔性可穿戴電子器件的理想材料。

納米級或微米級的石墨烯薄膜具有良好的柔性和導電性，能與人體皮膚之間通過范德華力形成良好的接觸，且石墨烯材料具有高導電率，可以實現無創、實時、舒適的監控人體的重要生命特征。現有的研究中，可以通過化學氣相沉積法制備出石墨烯電極薄膜，但成本高，不易大規模生產，其生長的石墨烯需要轉移、切割成相應圖案等多個步驟，增加了制備的成本、降低了產品的良率。

本發明提出一種直接制備圖案化石墨烯電極薄膜的方法，無需進行圖案切割，并且具有還原效果好、電學信號高，制備簡單、成本低、可批量化生產等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原位還原氧化石墨烯制備特定圖案的常溫制備石墨烯柔性電極的方法。

本發明提供的石墨烯制備方法，與其他制備還原氧化石墨烯薄膜的方法相比優勢是：還原材料和制備方法范圍廣，并且可以通過控制還原材料膜的厚度，從而有效實現了還原氧化石墨烯薄膜厚度的控制，該方法具有操作簡便、成本低廉、安全無污染、效率高效等優點。

本發明提出的一種常溫制備石墨烯柔性電極的方法，具體步驟如下：

（1）清洗基底和玻璃容器，即先用丙酮充分清洗基底以及玻璃容器，再將基底以及玻璃容器分別放入去離子水中，通過超聲充分清洗，除去他們表面的雜質和無機污染物，然后基底和玻璃容器分別用氮氣吹干；

（2）取分散均勻的濃度為0.1～5 mg/mL的氧化石墨烯溶液加入到步驟（１）得到的玻璃容器中；

（3）將所需電極形狀的鏤空掩膜貼到步驟（１）所得基底上；

（4）由于一些金屬和基底之間的連接性較差，因此為了保證還原得到的石墨烯薄膜的完整性，采用濺射方法先在基底上形成一層粘結層，然后再在其上濺射還原氧化石墨烯所用的材料；

（5）步驟（４）濺射完成之后，迅速將其放入步驟（２）配制好的氧化石墨烯溶液中，在50～100℃熱臺上反應1～3 h，得到在基底表面生長的石墨烯電極；

（6）將步驟（５）反應完成的在基底表面生長的石墨烯電極從氧化石墨烯溶液中取出，用去離子水對生長的石墨烯電極清洗若干遍，再把在基底表面生長的石墨烯電極浸沒在極稀的鹽酸中10～30 min；

（7）將步驟（６）得到的產物用去離子水清洗若干遍，除去在基底表面生長的石墨烯電極表面粘附的極稀的鹽酸，放到50～80℃熱臺上干燥10～30 min，即可得到圖案化的石墨烯電極。