[發明專利]石墨烯柔性復合層及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010067783.0
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111874893A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 袁凱杰;吳海林;張謙;馮雪
• 申請（專利權）人: 烯旺新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186;C01B32/194
• 代理公司: 北京植德律師事務所 11780
• 代理人: 冉晶;唐華東

1.一種石墨烯柔性復合層，其特征在于，所述石墨烯柔性復合層依次包括第一石墨烯薄膜層、第一金屬襯底、非金屬襯底、第二金屬襯底和第二石墨烯薄膜層。

2.根據權利要求1所述的石墨烯柔性復合層，其中，所述非金屬襯底的厚度為30～200μm；

優選地，所述非金屬襯底為石墨紙，更優選地，所述石墨紙的含碳量為99.90wt.％以上。

3.根據權利要求1或2所述的石墨烯柔性復合層，其中，所述第一金屬襯底和/或第二金屬襯底的厚度為5～105μm，優選地，所述第一金屬襯底和/或第二金屬襯底的厚度為20～30μm；

更優選地，所述第一金屬襯底和第二金屬襯底為相同或不同的過渡金屬襯底，更優選地，所述過渡金屬選自鎳、鈷、鐵、鉑、金、鉻、銅、錳、鉬、釕、鉭、鈦、鎢中的一種或任意兩種或兩種以上組成的合金；更優選地，所述過渡金屬選自銅或鎳或其合金。

4.根據權利要求1-3任一項的石墨烯柔性復合層，其中，所述第一石墨烯薄膜層和/或第二石墨烯薄膜層為單層碳原子石墨烯或雙層碳原子石墨烯，優選地，所述第一石墨烯薄膜層和第二石墨烯薄膜層為單層碳原子石墨烯。

5.一種權利要求1-4任一項所述的石墨烯柔性復合層的制備方法或一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將第一金屬襯底-非金屬襯底-第二金屬襯底柔性復合層置于卷對卷連續生長設備的從動輥和主動輥上，和，

步驟二：在第一金屬襯底-非金屬襯底-第二金屬襯底柔性復合層上卷對卷連續生長石墨烯，得到石墨烯柔性復合層或生長在石墨烯柔性復合層的石墨烯。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其中，所述步驟二包括：

向石墨烯生長室通入惰性氣體，并根據需要通入氫氣；

將石墨烯生長區的溫度設置為400～1020℃；和，

向石墨烯生長室通入碳源氣體。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述惰性氣體選自氦氣、氖氣、氬氣或者它們的任意混合氣體；

優選地，所述碳源氣體為含有1～7個碳原子的烷烴、烯烴或炔烴，更優選地，所述碳源氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯或乙炔，更優選地，所述碳源氣體為甲烷；更優選地，通入石墨烯生長室的碳源氣體、氫氣和惰性氣體的流量比例為碳源氣體：氫氣：惰性氣體＝2～4：0～2：0～5，優選4：1：5，4：2：5、3：1：5，2：2：5、4：1：0或4：0：5；

優選地，所述石墨烯生長室內氣壓為20～200Pa，例如20Pa、30Pa、50Pa、65Pa、80Pa、95Pa，120Pa、150Pa、180Pa或200Pa；

優選地，所述石墨烯生長室的碳源氣體的流量為10～80sccm，例如10sccm、15sccm、20sccm、30sccm、40sccm、45sccm、50sccm、60sccm、70sccm或80sccm；通入氫氣的流量為0～80sccm，例如不通入，或流量為5sccm、7.5sccm、10sccm、20sccm、30sccm、40sccm、50sccm、60sccm、70sccm或80sccm；通入惰性氣體的流量為0～200sccm，例如不通入，或流量為15sccm、20sccm、30sccm、40sccm、50sccm、60sccm、70sccm、80sccm、90sccm、100sccm、110sccm、120sccm、130sccm、140sccm、150sccm、160sccm、170sccm、180sccm、190sccm或200sccm。

8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其中，所述步驟二包括：

開啟等離子體發生器，將石墨烯生長室的溫度設置為400～600℃，例如400℃，450℃，500℃，550℃或600℃；或者，不開啟等離子體發生器，將石墨烯生長室的溫度設置為850～1020℃，例如850℃、870℃、900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃或1020℃。