石墨烯納米網的製備方法
2024-03-30 17:15:05 1
石墨烯納米網的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種石墨烯納米網的製備方法。它先使用化學氣相沉積法於銅箔表面生長出石墨烯後，於其上塗覆聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液並乾燥，再先後經物理和化學的方法將其一面的石墨烯及銅箔刻蝕掉，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯，隨後用表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中將其撈起並乾燥，得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片，之後，先後對其進行氧等離子體刻蝕和用其於去離子水中撈取雙通二氧化鈦納米孔薄膜並乾燥，最後，對其進行氧等離子體刻蝕和將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜，製得目的產物。它具有工藝簡單、成本低廉、綠色環保的特點，極易於商業化使用。
【專利說明】石墨烯納米網的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及於一種納米網的製備方法，尤其是一種石墨烯納米網的製備方法。
【背景技術】
[0002]石墨烯是一種由sp2雜化的碳原子以六方晶格排列構成的單原子層晶體，石墨烯中碳原子的這種排列方式與石墨中的單原子層碳的排列相似。它的這種獨特的二維單原子層晶體結構，賦予了它許多奇特的物理化學性質，例如量子霍爾效應、室溫下超高電子遷移速率、高機械強度、良好的光學通透性等。獨特的性質使其在微電子、傳感、光電器件、能源儲存、催化等眾多領域具有廣闊的應用前景。
[0003]石墨烯在電子學中的應用具有很大的潛力，但是由於它是零帶隙的半導體材料，因而在室溫下不能用於製備場效應電晶體。石墨烯納米網是指在石墨烯中存在著周期或準周期性的具有活性中心和邊緣的納米孔。由於這種特殊的網格結構，石墨烯納米網中存在著量子限域效應，它的帶隙能夠被打開，從而拓寬了其在電子學領域的應用。由此，人們為了獲得石墨烯納米網，做出了不懈的努力，如題為「graphene nanomesh[J].」，JingweiBai, et al.，nature nanotechnology, 2010,190-194 ( 「石墨烯納米網[J]，，，白景衛，等，《自然納米技術》2010年，第190?194頁)的文章。該文中提及的石墨烯納米網的製備過程為，先採用機械剝離法獲得石墨烯後，將其轉移到表面覆有二氧化矽的矽片上，得到矽片-二氧化矽-石墨烯，再使用電子束蒸發法在矽片-二氧化矽-石墨烯的石墨烯上鍍1nm厚的矽的氧化物(S1x)後，於S1x表面旋塗一層聚(苯乙烯嵌甲基丙烯酸甲酯)(P (S- β -ΜΜΑ))嵌段共聚物，得到中間產物，之後，先將中間產物歷經180°C退火2h、295nm紫外光光照30min、冰乙酸浸泡20min、去離子水清洗的過程，得到聚苯乙烯納米網-矽的氧化物膜-石墨烯-二氧化矽-矽片，再將其通過氫氟酸反應、離子刻蝕得到聚苯乙烯納米網-矽的氧化物納米網-石墨烯-二氧化矽-矽片後，將其依次通過氧反應離子刻蝕、氫氟酸溶液浸泡，得到產物一孔直徑為20?30nm的石墨烯納米網-二氧化矽-矽片。這種石墨烯納米網的製備方法雖能獲得石墨烯納米網，然其卻存在著反應過於複雜、製作成本較高和共聚物的去除比較困難之不足。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種工藝簡單、成本低廉的石墨烯納米網的製備方法。
[0005]為解決本發明的技術問題，所採用的技術方案為:石墨烯納米網的製備方法包括化學氣相沉積法，特別是主要步驟如下:
[0006]步驟1，先使用化學氣相沉積法於銅箔表面生長出石墨烯，再於其上塗覆10?100g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液，乾燥後得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔；
[0007]步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於15?19g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯，再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片；
[0008]步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕30?50s，再用其於去離子水中撈取漂浮著的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片；
[0009]步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕100?180s，再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜，製得石墨烯納米網；
[0010]所述石墨稀納米網由娃片表面依次覆有_■氧化娃和石墨稀構成，其中，石墨稀的厚度為0.5?1.5nm，其為六方有序排列的納米孔網，納米孔網中孔的直徑為60?80nm、相鄰孔邊距為40?60nm。
[0011]作為石墨烯納米網的製備方法的進一步改進:
[0012]優選地，使用化學氣相沉積法於銅箔表面生長出石墨烯的過程為，將銅箔置於950?1050°C下的甲烷流量為5?10mL/min、氫氣流量為25?35mL/min的混合氣氛中，生長15?25min，獲得兩面均覆有0.5?1.5nm厚的石墨烯的銅箔。
[0013]優選地，塗敷聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為 500r/min、6s 和 2000r/min、40 ?60s。
[0014]優選地，旋塗聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液後的乾燥為將其置於110°C下加熱5min。
[0015]優選地，刻蝕掉銅箔後，對其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯使用去離子水清洗至少2次。
[0016]優選地，對表面覆有二氧化矽的矽片進行清潔處理的過程為，先對其依次使用丙酮、異丙醇超聲清洗各5?8min，再將其置於異丙酮中，使用時取出吹乾後用等離子體清洗機清洗25?30min。
[0017]優選地，雙通二氧化鈦納米孔薄膜的製作過程為，先將清潔處理過的鈦片作為陽極置於18?22°C的恆溫含水乙二醇電解液I中，於58?62V的恆壓下氧化3?4h，再將其置於相同溫度的恆溫含水乙二醇電解液2中，於相同的恆壓下氧化20?60s，隨後將其置於相同溫度的恆溫乙二醇電解液中，於115?125V的恆壓下氧化40?60s，其中，第一、二、三次氧化時鈦片陽極與石墨陰極的間距為5?5.4cm，含水乙二醇電解液I為向0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液中加入2?3vol%的去離子水後的混合液，含水乙二醇電解液2為向0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液中加入4?6vol %的去離子水後的混合液，乙二醇電解液為0.2?0.4被％的氟化銨乙二醇溶液，獲得其上的孔直徑為60?80nm、相鄰孔邊距為40?60nm的按六方有序排列的雙通二氧化鈦納米孔薄膜。
[0018]較好的是，鈦片的清潔處理過程為，將鈦片依次置於丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗10?15min後晾乾。
[0019]優選地，步驟3和步驟4中的氧等離子體刻蝕的氛圍均為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。
[0020]優選地，有機溶劑為丙酮、氯苯、二氯甲烷中的一種或兩種以上的混合物。
[0021]相對於現有技術的有益效果是:
[0022]其一，對製得的目的產物使用掃描電鏡進行表徵，由其結果可知，目的產物由矽片表面依次覆有二氧化矽和石墨烯構成，其中，石墨烯的厚度為0.5?1.5nm，其為六方有序排列的納米孔網，納米孔網中孔的直徑為60?80nm、相鄰孔邊距為40?60nm。
[0023]其二，製備方法簡單、科學、高效，不僅製得了目的產物一石墨烯納米網，還有著工藝簡單、成本低廉，以及綠色環保的特點，尤為通過控制聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液的濃度和步驟3中氧等離子體刻蝕的時間，達到了調控去除聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜乾淨度之目的，以及步驟4中通過改變氧等離子體刻蝕的時間，實現了對石墨烯納米網中相鄰兩孔間距的調控。從而使製得的目的產物極易於在微電子、傳感、光電器件、能源儲存、催化等眾多領域具有廣闊的商業應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是對製作的雙通二氧化鈦納米孔薄膜使用掃描電鏡(SEM)進行表徵的結果之一。其中，圖1a為雙通二氧化鈦納米孔薄膜側面的SEM圖像，圖1b為雙通二氧化鈦納米孔薄膜的SEM圖像。
[0025]圖2是對製得的目的產物使用掃描電鏡進行表徵的結果之一。其中，圖2a為目的產物的低倍SEM圖像，圖2b為目的產物的高倍SEM圖像。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。
[0027]首先從市場購得或自行製得:
[0028]銅箔；聚甲基丙烯酸甲酯；氯苯；過硫酸鈉溶液；清潔處理過的表面覆有二氧化矽的矽片；雙通二氧化鈦納米孔薄膜；作為有機溶劑的丙酮、氯苯和二氯甲烷。
[0029]其中，
[0030]清潔處理過的表面覆有二氧化矽的矽片的清潔處理過程為，先對其依次使用丙酮、異丙醇超聲清洗各5?8min，再將其置於異丙酮中，使用時取出吹乾後用等離子體清洗機清洗25?30min。
[0031]自行製得雙通二氧化鈦納米孔薄膜的過程為，將鈦片依次置於丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗10?15min並晾乾後，先將其作為陽極置於18?22°C的恆溫含水乙二醇電解液I中，於58?62V的恆壓下氧化3?4h，再將其置於相同溫度的恆溫含水乙二醇電解液2中，於相同的恆壓下氧化20?60s，隨後將其置於相同溫度的恆溫乙二醇電解液中，於115?125V的恆壓下氧化40?60s ;其中，第一、二、三次氧化時鈦片陽極與石墨陰極的間距為5?5.4cm，含水乙二醇電解液I為向0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液中加入2?3vol %的去離子水後的混合液，含水乙二醇電解液2為向0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液中加入4?6vol%的去離子水後的混合液，乙二醇電解液為0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液，獲得其上的孔直徑為60?80nm、相鄰孔邊距為40?60nm的按六方有序排列的雙通二氧化鈦納米孔薄膜。
[0032]接著，
[0033]實施例1
[0034]製備的具體步驟為:
[0035]步驟1，先將銅箔置於950°C下的甲烷流量為5mL/min、氫氣流量為35mL/min的混合氣氛中，生長15min，獲得兩面均覆有0.5nm厚的石墨烯的銅箔。再於其上生長有石墨烯的銅箔的一面塗覆10g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液；其中，塗敷為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為500r/min、6s和2000r/min、40s，隨後將其置於110°C下加熱5min，得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔。
[0036]步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於15g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，並使用去離子水清洗至少2次，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯。再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯；乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的娃片。
[0037]步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕30s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再用其於去離子水中撈取漂浮著的如或近似於圖1所示的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片。
[0038]步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕10s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜；其中，有機溶劑為丙酮，製得近似於圖2所示的石墨烯納米網。
[0039]實施例2
[0040]製備的具體步驟為:
[0041]步驟1，先將銅箔置於980°C下的甲烷流量為6mL/min、氫氣流量為33mL/min的混合氣氛中，生長18min，獲得兩面均覆有0.8nm厚的石墨烯的銅箔。再於其上生長有石墨烯的銅箔的一面塗覆33g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液；其中，塗敷為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為500r/min、6s和2000r/min、45s，隨後將其置於110°C下加熱5min，得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔。
[0042]步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於16g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，並使用去離子水清洗至少2次，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯。再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯；乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的娃片。
[0043]步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕35s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再用其於去離子水中撈取漂浮著的如或近似於圖1所示的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片。
[0044]步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕120s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜；其中，有機溶劑為丙酮，製得近似於圖2所示的石墨烯納米網。
[0045]實施例3
[0046]製備的具體步驟為:
[0047]步驟1，先將銅箔置於1000°C下的甲烷流量為7mL/min、氫氣流量為30mL/min的混合氣氛中，生長20min，獲得兩面均覆有Inm厚的石墨烯的銅箔。再於其上生長有石墨烯的銅箔的一面塗覆55g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液；其中，塗敷為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為500r/min、6s和2000r/min、50s，隨後將其置於110°C下加熱5min，得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔。
[0048]步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於17g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，並使用去離子水清洗至少2次，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯。再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯；乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的娃片。
[0049]步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕40s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再用其於去離子水中撈取漂浮著的如或近似於圖1所示的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片。
[0050]步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕140s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜；其中，有機溶劑為丙酮，製得如圖2所示的石墨烯納米網。
[0051]實施例4
[0052]製備的具體步驟為:
[0053]步驟1，先將銅箔置於1030°C下的甲烷流量為9mL/min、氫氣流量為28mL/min的混合氣氛中，生長23min，獲得兩面均覆有1.3nm厚的石墨烯的銅箔。再於其上生長有石墨烯的銅箔的一面塗覆78g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液；其中，塗敷為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為500r/min、6s和2000r/min、55s，隨後將其置於110°C下加熱5min，得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔。
[0054]步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於18g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，並使用去離子水清洗至少2次，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯。再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯；乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的娃片。
[0055]步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕45s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再用其於去離子水中撈取漂浮著的如或近似於圖1所示的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片。
[0056]步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕160s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜；其中，有機溶劑為丙酮，製得近似於圖2所示的石墨烯納米網。
[0057]實施例5
[0058]製備的具體步驟為:
[0059]步驟1，先將銅箔置於1050°C下的甲烷流量為10mL/min、氫氣流量為25mL/min的混合氣氛中，生長25min,獲得兩面均覆有1.5nm厚的石墨稀的銅猜。再於其上生長有石墨烯的銅箔的一面塗覆100g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液；其中，塗敷為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為500r/min、6s和2000r/min、60s，隨後將其置於110°C下加熱5min，
得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔。
[0060]步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於19g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，並使用去離子水清洗至少2次，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯。再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯；乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的娃片。
[0061]步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕50s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再用其於去離子水中撈取漂浮著的如或近似於圖1所示的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片。
[0062]步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕180s ;其中，氧等離子體刻蝕的氛圍為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜；其中，有機溶劑為丙酮，製得近似於圖2所示的石墨烯納米網。
[0063]再分別選用作為有機溶劑的丙酮、氯苯、二氯甲烷中的一種或兩種以上的混合物，重複上述實施例1?5，同樣製得了如或近似於圖2所示的石墨烯納米網。
[0064] 顯然，本領域的技術人員可以對本發明石墨烯納米網及其製備方法進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種石墨烯納米網的製備方法，包括化學氣相沉積法，其特徵在於主要步驟如下: 步驟1，先使用化學氣相沉積法於銅箔表面生長出石墨烯，再於其上塗覆10?10g/L的聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液，乾燥後得到其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔； 步驟2，先將其上一面依次覆有石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯、另一面覆有石墨烯的銅箔置於等離子體清洗機中刻蝕掉銅箔另一面上的石墨烯後，將其置於15?19g/L的過硫酸鈉溶液中刻蝕掉銅箔，得到其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯，再使用清潔處理過的其表面覆有二氧化矽的矽片於去離子水中撈取其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片； 步驟3，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯的矽片的聚甲基丙烯酸甲酯進行氧等離子體刻蝕30?50s，再用其於去離子水中撈取漂浮著的雙通二氧化鈦納米孔薄膜，乾燥後得到其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的娃片； 步驟4，先對其上依次覆有二氧化矽、石墨烯、聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜的矽片進行氧等離子體刻蝕100?180s，再將其置於有機溶劑中去除其上覆有的聚甲基丙烯酸甲酯和雙通二氧化鈦納米孔薄膜，製得石墨烯納米網； 所述石墨稀納米網由娃片表面依次覆有_■氧化娃和石墨稀構成，其中，石墨稀的厚度為0.5?1.5nm，其為六方有序排列的納米孔網，納米孔網中孔的直徑為60?80nm、相鄰孔邊距為40?60nm。
2.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是使用化學氣相沉積法於銅箔表面生長出石墨烯的過程為，將銅箔置於950?1050°C下的甲烷流量為5?1mL/min、氫氣流量為25?35mL/min的混合氣氛中，生長15?25min，獲得兩面均覆有0.5?1.5nm厚的石墨烯的銅箔。
3.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是塗敷聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液為旋塗，旋塗時的轉速和時間依次分別為500r/min、6s和2000r/min、40?60s。
4.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是旋塗聚甲基丙烯酸甲酯氯苯溶液後的乾燥為將其置於110°C下加熱5min。
5.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是刻蝕掉銅箔後，對其上覆有聚甲基丙烯酸甲酯的石墨烯使用去離子水清洗至少2次。
6.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是對表面覆有二氧化矽的矽片進行清潔處理的過程為，先對其依次使用丙酮、異丙醇超聲清洗各5?8min，再將其置於異丙酮中，使用時取出吹乾後用等離子體清洗機清洗25?30min。
7.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是雙通二氧化鈦納米孔薄膜的製作過程為，先將清潔處理過的鈦片作為陽極置於18?22°C的恆溫含水乙二醇電解液I中，於58?62V的恆壓下氧化3?4h，再將其置於相同溫度的恆溫含水乙二醇電解液2中，於相同的恆壓下氧化20?60s，隨後將其置於相同溫度的恆溫乙二醇電解液中，於115?125V的恆壓下氧化40?60s，其中，第一、二、三次氧化時鈦片陽極與石墨陰極的間距為5?5.4cm，含水乙二醇電解液I為向0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液中加入2?3vol %的去離子水後的混合液，含水乙二醇電解液2為向0.2?0.4wt %的氟化銨乙二醇溶液中加入4?6vol%的去離子水後的混合液，乙二醇電解液為0.2?0.4wt%的氟化銨乙二醇溶液，獲得其上的孔直徑為60?80nm、相鄰孔邊距為40?60nm的按六方有序排列的雙通二氧化鈦納米孔薄膜。
8.根據權利要求7所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是鈦片的清潔處理過程為，將鈦片依次置於丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗10?15min後晾乾。
9.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是步驟3和步驟4中的氧等離子體刻蝕的氛圍均為氧氣流量為25mL/min、電流為3A、功率為200W。
10.根據權利要求1所述的石墨烯納米網的製備方法，其特徵是有機溶劑為丙酮、氯苯、二氯甲烷中的一種或兩種以上的混合物。
【文檔編號】C23C16/01GK104328389SQ201410577191
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】易海麗, 費廣濤, 高旭東, 王敏, 胡澤敏 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院