一种石墨烯复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合膜及其制备方法与应用，属于石墨烯技术领域。该石墨烯复合膜由还原氧化石墨烯膜及设置于该还原氧化石墨烯膜至少一侧表面的石墨烯膜复合而得。该石墨烯复合膜具有较高的力学性能和电学性能，并且，该石墨烯复合膜容易制备，成本较低，质量较高，平整无褶皱。其制备方法简单，易操作，可工业化生产。该石墨烯复合膜可用于声学振膜或新能源电池或净水隔膜或NEM机电系统中。含有上述石墨烯复合膜的声学振膜或电池或净水隔膜或NEM机电系统具有较高的应用价值。膜或NEM机电系统具有较高的应用价值。膜或NEM机电系统具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及石墨烯
，具体而言，涉及一种石墨烯复合膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高质量的石墨烯具有优异的力学性能，多层石墨烯在声学振膜方面具有很好的优势，但是，高质量的多层石墨烯的制备有难度。并且，要想生长多层有一定厚度的石墨烯，目前相应的方法生长周期长，价格昂贵，并且多层石墨烯还会产生褶皱。
[0003]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一包括提供一种石墨烯复合膜以解决上述技术问题。
[0005]本专利技术的目的之二包括提供一种上述石墨烯复合膜的制备方法。
[0006]本专利技术的目的之三包括提供一种上述石墨烯复合膜的应用，例如用于制备声学振膜或电池或净水隔膜或NEM机电系统。
[0007]本专利技术的目的之四包括提供一种含有上述石墨烯复合膜的声学振膜。
[0008]本专利技术的目的之五包括提供一种含有上述石墨烯复合膜的电池。
[0009]本专利技术的目的之六包括提供一种含有上述石墨烯复合膜的净水隔膜。
[0010]本专利技术的目的之七包括提供一种含有上述石墨烯复合膜的NEM机电系统。
[0011]本申请可这样实现：
[0012]第一方面，本申请提供一种石墨烯复合膜，其由还原氧化石墨烯膜及设置于还原氧化石墨烯膜至少一侧表面的石墨烯膜复合而得。
[0013]在可选的实施方式中，石墨烯膜由至少一层石墨烯层构成，每层石墨烯层的厚度为0.3
‑
0.5nm。
[0014]在可选的实施方式中，还原氧化石墨烯膜的厚度为10
‑
1000nm。
[0015]在可选的实施方式中，还原氧化石墨烯膜的直径为1
‑
100cm。
[0016]在可选的实施方式中，石墨烯复合膜的断裂强度为500
‑
650MPa。
[0017]第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的石墨烯复合膜的制备方法，于还原氧化石墨烯膜的至少一侧表面设置石墨烯膜。
[0018]在可选的实施方式中，于还原氧化石墨烯膜的至少一侧表面放置石墨烯膜，随后加热以使还原氧化石墨烯膜和石墨烯膜结合。
[0019]在可选的实施方式中，石墨烯膜经以下方式制得：采用气相沉积方式在预设基底的表面沉积石墨烯层。
[0020]在可选的实施方式中，气相沉积过程中所用的气体包括由甲烷和惰性气体组成的混合气体以及氢气，甲烷在混合气体中的含量为180
‑
220ppm，混合气体的流量为1.8
‑
2.2sccm，氢气的流量为18
‑
22sccm。
[0021]在可选的实施方式中，气相沉积的时间为3.5
‑
4.5h。
[0022]在可选的实施方式中，在沉积石墨烯层前，还包括对预设基底进行退火处理。
[0023]在可选的实施方式中，退火处理是于惰性气体流量为450
‑
550sccm以及氢气流量为80
‑
120sccm的条件下加热至900
‑
1100℃。
[0024]在可选的实施方式中，还原氧化石墨烯经以下方式制得：将氧化石墨烯的分散液旋涂后通过还原剂还原。
[0025]在可选的实施方式中，分散液中氧化石墨烯的浓度为1
‑
10wt
‰
。
[0026]在可选的实施方式中，旋涂转速为500
‑
3000r/min。
[0027]在可选的实施方式中，还原剂包括氢碘酸、水合肼及柠檬酸钠中的至少一种。
[0028]在可选的实施方式中，还原氧化石墨烯膜和石墨烯膜结合后，还包括去除预设基底。
[0029]在可选的实施方式中，通过刻蚀液将预设基底去除，刻蚀液包括过硫酸铵或三氯化铁。
[0030]第三方面，本申请提供如前述实施方式任一项的石墨烯复合膜的应用，例如用于声学振膜或电池或净水隔膜或NEM机电系统中。
[0031]第四方面，本申请提供一种声学振膜，其包括如前述实施方式任一项的石墨烯复合膜。
[0032]第五方面，本申请提供一种声学振膜，其包括如前述实施方式任一项的石墨烯复合膜。
[0033]第六方面，本申请提供一种净水隔膜，其包括如前述实施方式任一项的石墨烯复合膜。
[0034]第七方面，本申请提供一种NEM机电系统，其包括如前述实施方式任一项的石墨烯复合膜。
[0035]本申请的有益效果包括：
[0036]本申请通过将还原氧化石墨烯与石墨烯复合制备石墨烯复合膜，在具有相同厚度的情况下，将还原氧化石墨烯代替部分厚度的石墨烯较完全由石墨烯制备得到的石墨烯产品能够具有更优的力学性能和电学性能，并且，该方式还能够有效克服目前高质量多层石墨烯的制备难度，成本较低，复合而得的薄膜平整无褶皱。其制备方法简单，易操作，可工业化生产。该石墨烯复合膜可用于声学振膜或新能源电池或净水隔膜或NEM机电系统中。含有上述石墨烯复合膜的声学振膜或电池或净水隔膜或NEM机电系统具有较高的应用价值。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0038]图1为本申请提供的rGO/Gr复合膜的结构示意图；
[0039]图2为本申请提供的Gr/rGO/Gr复合膜的结构示意图。
[0040]图标：10
‑
石墨烯膜；20
‑
还原氧化石墨烯膜。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0042]下面对本申请提供的石墨烯复合膜及其制备方法与应用进行具体说明。
[0043]目前，虽然高质量的石墨烯具有优异的力学性能，但高质量的多层石墨烯的制备有难度。尤其是用CVD方法制备时，要想生长多层有一定厚度的石墨烯，此方法需要较长的生长周期，价格昂贵，并且多层石墨烯还会产生褶皱。
[0044]鉴于此，专利技术人创造性的提出，将还原氧化石墨烯与石墨烯复合制备石墨烯复合膜，在具有相同厚度的情况下，将还原氧化石墨烯代替部分厚度的石墨烯较完全由石墨烯制备得到的石墨烯产品能够具有更优的力学性能和电学性能，并且，还原氧化石墨烯成本低、容易制备。
[0045]具体的，结合图1和图2，本申请提出一种石墨烯复合膜，其由还原氧化石墨烯膜20及设置于还原氧化石墨烯膜20至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合膜，其特征在于，由还原氧化石墨烯膜及设置于所述还原氧化石墨烯膜至少一侧表面的石墨烯膜复合而得。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合膜，其特征在于，所述石墨烯膜由至少一层石墨烯层构成，每层石墨烯层的厚度为0.3
‑
0.5nm。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯复合膜，其特征在于，所述还原氧化石墨烯膜的厚度为10
‑
1000nm；优选地，所述还原氧化石墨烯膜的直径为1
‑
100cm。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，于所述还原氧化石墨烯膜的至少一侧表面设置所述石墨烯膜；优选地，于所述还原氧化石墨烯膜的至少一侧表面放置所述石墨烯膜，随后加热以使所述还原氧化石墨烯膜和所述石墨烯膜结合；优选地，所述石墨烯膜经以下方式制得：采用气相沉积方式在预设基底的表面沉积石墨烯层；优选地，气相沉积过程中所用的气体包括由甲烷和惰性气体组成的混合气体以及氢气，所述甲烷在所述混合气体中的含量为180
‑
220ppm，所述混合气体的流量为1.8
‑
2.2sccm，所述氢气的流量为18
‑
22sccm；优选地，气相沉积的时间为3.5
‑
4.5h；优选地，在沉积所述石墨烯层前，还包括对所述预设基底进行退火处理；优选地，退火处理是于惰性气体流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘科海，张超，陈益，王恩哥，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：