透射电镜微栅制造技术

本发明专利技术涉及一种透射电镜微栅，其包括一支撑体以及一石墨烯-碳纳米管复合膜。该支撑体具有至少一通孔，该石墨烯-碳纳米管复合膜覆盖该支撑体的通孔。该石墨烯-碳纳米管复合膜包括至少一碳纳米管膜结构及多个功能化石墨烯片，该碳纳米管膜结构包括多个微孔，其中，至少一微孔被一功能化石墨烯片覆盖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透射电镜微栅。
技术介绍
在透射电子显微镜中，非晶碳支持膜(微栅)是用于承载粉末样品，进行透射电子显微镜高分辨像(HRTEM)观察的重要工具。随着纳米材料研究的不断发展，微栅在纳米材料的电子显微学表征领域的应用日益广泛。现有技术中，该应用于透射电子显微镜的微栅通常是在铜网或镍网等金属网格上覆盖一层多孔有机膜，再蒸镀一层非晶碳膜制成的。然而，在实际应用中，尤其在观察尺寸为纳米级的颗粒的透射电镜高分辨像时，微栅中的非晶碳膜较厚，衬度噪声较大，不利于纳米颗粒的透射电镜成像分辨率的提高。张丽娜等人发展出一种新型透射电镜微栅(请参见申请号为200710073768. 1的中国专利申请)，将碳纳米管膜铺设于金属网格表面，待观察的纳米级颗粒吸附在碳纳米管的管壁上，从而避免了非晶碳膜对透射电镜照片分辨率的影响。然而，此种透射电镜微栅对样品颗粒的承载率不够高，且观察集中于单个样品颗粒，不易于同时观测大量样品颗粒在一平面上的分布状态。另外，当样品颗粒稍大时，有可能因吸附不够牢固而从碳纳米管的管壁上脱落。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种透射电镜微栅，该透射电镜微栅对于纳米级颗粒作为观察样品时，更容易获得效果更好地透射电镜高分辨像，且具有较高的样品承载率及样品支撑性能，适于同时观察大量纳米级样品颗粒。一种透射电镜微栅，其包括一支撑体以及一石墨烯-碳纳米管复合膜。该支撑体具有至少一通孔，该石墨烯-碳纳米管复合膜覆盖该支撑体的通孔。该石墨烯-碳纳米管复合膜包括至少一碳纳米管膜结构及多个功能化石墨烯片，该碳纳米管膜结构包括多个微孔，其中，至少一微孔被一功能化石墨烯片覆盖。一种透射电镜微栅，其包括一支撑体，以及一石墨烯-碳纳米管复合膜。该支撑体具有至少一通孔，该石墨烯-碳纳米管复合膜覆盖该支撑体的通孔。该石墨烯-碳纳米管复合膜包括至少一碳纳米管膜结构及多个功能化石墨烯片，该碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管线交叉设置以及由该多个交叉设置的碳纳米管线形成的多个微孔，其中，至少一微孔被一功能化石墨烯片覆盖。相较于现有技术，所述的透射电镜微栅，通过从碳纳米管阵列拉取获得碳纳米管膜结构，将该碳纳米管膜结构作为一种具有微孔的支撑骨架，并进一步设置功能化石墨烯片覆盖在该支撑骨架微孔上。由于功能化石墨烯片具有极薄的厚度，在透射电镜观察中产生的衬度噪声较小，从而可获得分辨率较高的透射电镜照片。在使用时，纳米级样品颗粒可通过功能化石墨烯片承载，从而提高了样品承载率及样品支撑性能，适于同时观察大量纳米级样品颗粒。附图说明图1为氧化石墨烯片的结构示意图。图2为本专利技术实施例透射电镜微栅的制备方法的流程示意图。图3为本专利技术实施例透射电镜微栅中的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图4为本专利技术实施例透射电镜微栅中由多层交叉的碳纳米管膜形成的碳纳米管膜结构的扫描电镜照片。图5为本专利技术实施例透射电镜微栅中一种氧化石墨烯片-碳纳米管膜结构的透射电镜照片。图6为本专利技术实施例透射电镜微栅的结构示意图。图7为本专利技术实施例透射电镜微栅中一种氧化石墨烯片-碳纳米管膜结构的结构示意图。图8为本专利技术实施例透射电镜微栅中另一种氧化石墨烯片-碳纳米管膜结构的结构示意图。图9为本专利技术实施例表面具有样品的透射电镜微栅的结构示意图。图10为应用本专利技术实施例透射电镜微栅观察纳米金颗粒的透射电镜照片。图11为图10中应用本专利技术实施例透射电镜微栅观察纳米金颗粒的高分辨率透射电镜照片。主要元件符号说明透射电镜微栅100支撑体110石墨烯-碳纳米管复合膜120碳纳米管膜结构122功能化石墨烯片124微孔126碳纳米管线1 样品200具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的透射电镜微栅及其制备方法作进一步的详细说明。在本专利技术中，为描述方便，将由1 10层石墨烯相互层叠形成的结构称为石墨烯片；将由1 10层具有官能团的石墨烯相互层叠形成的结构称为功能化石墨烯片；将由 1 10层具有氧化官能团的石墨烯相互层叠形成的结构称为氧化石墨烯片。所述石墨烯 (graphene)由碳原子组成，且每个碳原子与相邻的三个碳原子相互间以共价键结合，并呈六方环状排列。所述功能化石墨烯片中的石墨烯中至少一碳原子通过共价键与化学官能团连接。该化学官能团可以为含氧官能团、含氮官能团、烃基、含磷官能团、含硫官能团及含卤素取代基中的一种或多种。如图1所示，所述氧化石墨烯片(grapheneoxide sheet)中的石墨烯中至少一碳原子通过共价键与含氧官能团连接。该含氧官能团可以为羧基、羰基、羟基、酯基、醛基及环氧基中的一种或多种。可以理解，该功能化石墨烯片与氧化石墨烯片中， 石墨烯可以有多个碳原子与多个相同或不同的官能团连接。请参阅图2，本专利技术第一实施例以氧化石墨烯片为例进行说明，该透射电镜微栅的制备方法主要包括以下几个步骤步骤一，提供一碳纳米管膜结构，以及一氧化石墨烯片分散液。该碳纳米管膜结构包括多个碳纳米管以及由该多个碳纳米管定义的微孔。该碳纳米管膜结构为形成在支撑体表面的膜状结构，用于承载石墨烯片，因此该碳纳米管膜结构的具体结构不限，只要具有由多个碳纳米管相互搭接形成的微小通孔即可。优选地，该碳纳米管膜结构为自支撑结构。更为优选地，该碳纳米管膜结构包括多层交叉层叠的碳纳米管膜。该碳纳米管膜为从一碳纳米管阵列中直接拉取获得，其制备方法具体包括以下步骤首先，提供一碳纳米管阵列形成于一生长基底，该阵列为超顺排的碳纳米管阵列。该碳纳米管阵列采用化学气相沉积法制备，该碳纳米管阵列优选为多个彼此平行且垂直于生长基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。通过上述控制生长条件，该定向排列的碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等，适于从中拉取碳纳米管膜。本专利技术实施例提供的碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列、双壁碳纳米管阵列及多壁碳纳米管阵列中的一种。所述碳纳米管的直径为0. 5 50纳米，长度为50 纳米 5毫米。本实施例中，碳纳米管的长度优选为100微米 900微米。其次，采用一拉伸工具从所述碳纳米管阵列中拉取碳纳米管获得一碳纳米管膜， 其具体包括以下步骤(a)从所述超顺排碳纳米管阵列中选定一个或具有一定宽度的多个碳纳米管，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带、镊子或夹子接触碳纳米管阵列以选定一个或具有一定宽度的多个碳纳米管；(b)以一定速度拉伸该选定的碳纳米管，从而形成首尾相连的多个碳纳米管片段，进而形成一连续的碳纳米管膜。该拉取方向沿基本垂直于碳纳米管阵列的生长方向。在上述拉伸过程中，该多个碳纳米管片段在拉力作用下沿拉伸方向逐渐脱离生长基底的同时，由于范德华力作用，该选定的多个碳纳米管片段分别与其它碳纳米管片段首尾相连地连续地被拉出，从而形成一连续、均勻且具有一定宽度的自支撑的碳纳米管膜。所述自支撑的碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于(或固定于)间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。请参阅图3，该碳纳米管膜包括若干碳纳米管，所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种透射电镜微栅，其包括一支撑体，该支撑体具有至少一通孔，其特征在于：进一步包括一石墨烯－碳纳米管复合膜覆盖该支撑体的通孔，该石墨烯－碳纳米管复合膜包括至少一碳纳米管膜结构及多个功能化石墨烯片，该碳纳米管膜结构包括多个微孔，其中，至少一微孔被一功能化石墨烯片覆盖。

【技术特征摘要】
1.一种透射电镜微栅，其包括一支撑体，该支撑体具有至少一通孔，其特征在于进一步包括一石墨烯-碳纳米管复合膜覆盖该支撑体的通孔，该石墨烯-碳纳米管复合膜包括至少一碳纳米管膜结构及多个功能化石墨烯片，该碳纳米管膜结构包括多个微孔，其中，至少一微孔被一功能化石墨烯片覆盖。2.如权利要求1所述的透射电镜微栅，其特征在于，该功能化石墨烯片的尺寸为2纳米 100微米。3.如权利要求1所述的透射电镜微栅，其特征在于，该功能化石墨烯片包括1层 10 层功能化石墨烯。4.如权利要求3所述的透射电镜微栅，其特征在于，该功能化石墨烯包括一石墨烯以及至少一化学官能团，该石墨烯中至少一碳原子通过共价键与该化学官能团连接。5.如权利要求4所述的透射电镜微栅，其特征在于，该化学官能团为含氧官能团、含氮官能团、烃基、含磷官能团、含硫官能团及含卤素取代基中的一种或多种。6.如权利要求5所述的透射电镜微栅，其特征在于，该含氧官能团为羧基、羰基、羟基、 酯基、醛基及环氧基中的一种或多种。7.如权利要求1所述的透射电镜微栅，其特征在于，该碳纳米管膜结构包括至少一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个基本沿同一方向择优取向排列的碳纳米管。8.如权利要求7所述的透射电镜微栅，其特征在于，所述碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本沿同一方向且平行于碳纳米管膜的表面，并通过范德华力首尾相连。9.如权利要求8所述的透射电镜微栅，其特征在于，所述大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。10.如权利要求7所述的透射电镜微栅，其特征在于，该碳纳米管膜结构包括多层碳纳米管膜交叉层叠设置。11.如权利要求1所述的透射电镜微栅，其特征在于，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娜，姜开利，周睿风，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11