一种自支撑石墨烯膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种自支撑石墨烯膜的制备方法，该方法先采用介质剥离方法将石墨烯膜从AAO基底膜上剥离，然后利用一基底将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面，且石墨烯膜与基底之间具有一层水介质。将表面载有石墨烯膜的基底进行冷冻干燥，石墨烯膜自支撑，且与基底分离。本发明专利技术避开了还原剥离、刻蚀剥离两种剥离手段，保证剥离得到的石墨烯膜不受任何破坏，保持其在AAO基底膜上的原有形态、结构和性能。同时，对AAO基底膜也没有产生任何破坏，可重复利用。这种剥离方法适用于超薄膜，通过上述方法剥离后的超薄膜经冷冻干燥后，即可实现自支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种自支撑石墨烯膜的制备方法
本专利技术涉及膜制备领域，尤其涉及一种自支撑石墨烯膜的制备方法。
技术介绍
石墨烯膜具有极大的电子迁移率、极高的强度、优异的化学修饰性等，被誉为未来的材料。目前，纳米厚度石墨烯在导电薄膜、光电器件、声波探测、气体探测等领域表现出巨大的应用优势，并有望工业化制备。其中纳米厚度石墨烯膜分为CVD石墨烯和氧化石墨烯基纳米石墨烯两种。氧化石墨烯是由占世界储量70％的石墨氧化制备而来，价格低廉。纳米石墨烯膜的剥离方法主要有以下几种：其一、刻蚀法，通过抽滤、铺膜等方法制备附有基底的氧化石墨烯膜并通过刻蚀剂，刻蚀基底，得到独立自支撑的纳米厚度石墨烯膜；其二、固相转移法，通过固相物质的热胀冷缩来剥离石墨烯和基底；其三，溶剂沉淀法，利用湿法纺丝的方法，将氧化石墨烯膜在凝固浴中沉积，并和基底脱离；其四，化学还原转移法，通过抽滤，化学还原减少接触面积，然后表面张力剥离。但是所有的方法，要么需要多余的化学试剂，要么需要有机溶剂，不能做到完全的绿色过程。此外，以上四种方法中只有固相转移法可以制备空气中独立自支撑的石墨烯膜，但是其需要化学试剂樟脑的参与。为此，我们专利技术了一种绿色分离以及独立自支撑过程，整个过程只需要水的参与，为独立自支撑石墨烯的制备提供了一种新思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自支撑石墨烯膜的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种自支撑石墨烯膜的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将石墨烯膜从AAO基底膜上剥离，具体为：将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，石墨烯膜漂浮于水面。(2)利用一基底将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面，且石墨烯膜与基底之间具有一层水介质。(3)将表面载有石墨烯膜的基底进行冷冻干燥，石墨烯膜自支撑，且与基底分离。进一步地，所述步骤1中，按压位置为AAO基底膜的边缘。进一步地，所述石墨烯膜的厚度为4nm。进一步地，所述石墨烯膜为氧化石墨烯膜或还原后的氧化石墨烯膜。进一步地，所述AAO基底膜的表面的孔隙率不小于40％。进一步地，步骤2中所述的基底为疏水基底。进一步地，步骤2中所述的基底的上表面具有凹陷区域。本专利技术的有益效果在于：本专利技术避开了还原剥离、刻蚀剥离两种剥离手段，保证剥离得到的石墨烯膜不受任何破坏，保持其在AAO基底膜上的原有形态、结构和性能。同时，对AAO基底膜也没有产生任何破坏，可重复利用。这种剥离方法适用于超薄膜，通过上述方法剥离后的超薄膜经冷冻干燥后，即可实现自支撑。附图说明图1为AAO基底膜剥离石墨烯膜的流程示意图。图2为实施例1AAO基底膜剥离石墨烯膜的实验过程图。图3为实施例1制备得到的自支撑石墨烯膜的照片。图4为实施例1制备得到的自支撑石墨烯膜的原子力显微镜图。图5为实施例2的基底示意图，图中，1为中心凹陷的基底，2为石墨烯膜，3为水。图6实施例2制备得到的自支撑石墨烯膜的照片。图7为实施例2制备得到的自支撑石墨烯膜的原子力显微镜图。图8为对比例1MCE基底膜剥离石墨烯膜的实验过程图。具体实施方式实施例1一种自支撑石墨烯膜的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)通过控制石墨烯溶液的浓度，通过抽滤方法在AAO基底膜抽滤得到超薄的还原氧化石墨烯膜；(2)将石墨烯膜从AAO基底膜上剥离，具体为：将表面贴合有还原氧化石墨烯膜的AAO基底膜(孔隙率为40％)，以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上，如图1a和2a；按压AAO基底膜边缘，如图2b，AAO基底膜开始下沉，如图2c，最后，AAO基底膜沉于杯底，石墨烯膜漂浮于水面(虚线圈内)，如图1b和2d。(3)利用一表面印有“浙江大学”的玻璃基底将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面，且石墨烯膜与基底之间具有一层水介质。(4)将表面载有石墨烯膜的基底进行冷冻干燥，石墨烯膜自支撑，如图3所示，且与基底分离。经原子力显微镜测试，其厚度为4nm，如图4所示。实施例2(1)通过控制石墨烯溶液的浓度，通过抽滤方法在AAO基底膜抽滤得到超薄的氧化石墨烯膜；(2)将石墨烯膜从AAO基底膜上剥离，具体为：将表面贴合有氧化石墨烯膜的AAO基底膜(孔隙率为60％)，以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上，按压AAO基底膜边缘，AAO基底膜开始下沉，最后，AAO基底膜沉于杯底，石墨烯膜漂浮于水面，石墨烯膜成功剥离。(3)利用一表面印有“浙江大学”的亲水硅基底(硅表面亲水处理，中心凹陷，如图5所示)将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底中心位置，石墨烯膜与凹陷的中心处具有水介质。(4)将表面载有石墨烯膜的基底进行冷冻干燥，石墨烯膜自支撑，如图6所示，且与基底分离。经原子力显微镜测试，其厚度为4nm，如图7所示。对比例1将表面贴合有还原氧化石墨烯膜的MCE基底膜(孔隙率为60％)，以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上，图8a所示，按压MCE基底膜边缘，MCE基底膜不下沉，图8b所示，石墨烯膜剥离失败。需要说明的是，抽滤法是目前公认的最均匀制备石墨烯膜的方法，在一定的抽滤液量下，可以调控浓度来对石墨烯膜的厚度进行控制，厚度最低可以是一层石墨烯，随着石墨烯浓度的增加，在压力作用下，新增的石墨烯逐步填充到第一层石墨烯的间隙，使得第一层石墨烯逐步完全填充，进而发展成第二层，不断重复以上步骤，可以制备厚度跨越2层到上万层石墨烯的石墨烯纳米膜。因此，本领域技术人员可通过简单的实验参数调整即可获得厚度为4nm的石墨烯膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自支撑石墨烯膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将石墨烯膜从AAO基底膜上剥离，具体为：将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，石墨烯膜漂浮于水面。(2)利用一基底将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面，且石墨烯膜与基底之间具有一层水介质。(3)将表面载有石墨烯膜的基底进行冷冻干燥，石墨烯膜自支撑，且与基底分离。

【技术特征摘要】
1.一种自支撑石墨烯膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将石墨烯膜从AAO基底膜上剥离，具体为：将表面贴合有石墨烯膜的AAO基底膜以石墨烯膜所在的面朝上，置于水面上；按压AAO基底膜，使得AAO基底膜下沉，石墨烯膜漂浮于水面。(2)利用一基底将漂浮于水面的石墨烯膜从下往上捞起，使得石墨烯膜平铺于基底表面，且石墨烯膜与基底之间具有一层水介质。(3)将表面载有石墨烯膜的基底进行冷冻干燥，石墨烯膜自支撑，且与基底分离。2.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，彭蠡，刘一晗，郭燕，
申请(专利权)人：杭州高烯科技有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33