退火基底后，将保护性气体和碳气源组成的混合气体在还原性气体的氛围下在上述退火基底表面分解生长，形成石墨烯阵列。在本发明的实施例中，所述混合气体中保护性气体和碳气源的体积比为（98?99): I。在本发明的实施例中，所述混合气体的喷射流量可以为5sccm?20sccm ;在其他的实施例中，所述混合气体的喷射流量可以为IOsccm?15sccm。在本发明的实施例中，所述还原性气体的喷射流量可以为IOsccm?IOOsccm ;在其他的实施例中，所述还原性气体的喷射流量可以为30sccm?70sccm ;在另外的实施例中，所述还原性气体的喷射流量可以为40sccm?60sccm。在本发明的实施例中，所述生长的时间可以为30min?180min ;在其他的实施例中，所述生长的时间可以为50min?lOOmin。
[0034]在本发明的实施例中，所述基底的材质为铜、铁、镍、钴、金、铂、钼、钌、钽、钛、钨、铬、镁和锰中的一种或几种；在其他的实施例中，所述基底的材质可以为铜、铁、镍、钴、金、铂、钼、钌、钽、钛、钨、铬、镁和锰中的几种。在本发明的实施例中，当所述基底的材质为铜、铁、镍、钴、金、铂、钼、钌、钽、钛、钨、铬、镁和锰中的几种时，所述基底的材质可以为铜、铁、镍、钴、金、铂、钼、钌、钽、钛、钨、铬、镁和锰中的几种形成的合金。在本发明的实施例中，所述基底的形状可以为带材，也可以为几种带材堆叠或缠绕形成的复合的带材。在本发明的实施例中，所述基底的厚度可以为I μ m?100 μ m ;在其他的实施例中，所述基底的厚度可以为5 μπι?80 μπι ;在另外的实施例中，所述基底的厚度可以为30 μπι?60 μπι。本发明对所述基底的大小没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的优选实施例中，所述基底可以为铜箔、铝箔或金箔。
[0035]将本发明提供的方法制备得到的石墨烯阵列进行扫描电镜观察，观察结果为，本发明提供的方法制备得到的石墨烯阵列形状整齐；满足器件对于石墨烯阵列的要求。
[0036]本发明以下实施例所用到的原料均为市售商品。
[0037]实施例I
[0038]采用photoshop软件设计碳源阵列形状，如图I所示，图I为本发明实施例I中碳源阵列的示意图，将设计好的碳源阵列形状数据输送到激光打印机中，在激光打印机中放入厚度为20微米的铜箔基底，利用激光打印机中的碳粉在铜箔基底表面打印出碳源阵列，所述碳源阵列中碳源点的直径为0. 01毫米，相邻两个碳源点之间的距离为I毫米。
[0039]将上述带有碳源阵列的铜箔基底放入反应炉中，在Ar气喷射流量为30sccm的条件下，将反应炉升温至1050°C对铜箔基底进行50分钟的退火，得到退火基底；在喷射流量为IOsccm的混合气体与喷射流量为30sccm氢气的作用下，使甲烧高温分解，在上述退火基底表面碳源阵列的部位生长50分钟，得到石墨烯阵列；所述混合气体为体积比为99:1的Ar气和甲烷。
[0040]将本发明实施例I制备得到的石墨烯阵列进行扫描电镜观察，观察结果如图2所示，图2为本发明实施例I制备得到的石墨烯阵列的扫描电镜图，从图2可以看出，本发明实施例I制备得到的石墨烯阵列的形状整齐。
[0041]实施例2
[0042]采用喷涂的方法在厚度为100微米的铂箔表面喷涂碳源阵列，所述喷涂的涂料为碳粉，所述碳源阵列中碳源点的直径为0. I毫米，相邻两个碳源点之间的距离为10毫米。
[0043]将上述带有碳源阵列的钼箔基底放入反应炉中，在Ar气喷射流量为IOOsccm的条件下，将反应炉升温至1070°C对铜箔基底进行180分钟的退火，得到退火基底；在喷射流量为20sccm的混合气体与喷射流量为10sccm氢气的作用下，使甲烧高温分解，在上述退火基底表面碳源阵列的部位生长180分钟，得到石墨烯阵列；所述混合气体为体积比为99:1的Ar气和甲烷。
[0044]将本发明实施例2制备得到的石墨烯阵列进行扫描电镜观察，观察结果为，本发明实施例2制备得到的石墨烯阵列的形状整齐。
[0045]实施例3
[0046]采用photoshop软件设计碳源阵列形状，将设计好的碳源阵列形状数据输送到喷墨打印机中，在喷墨打印机中放入厚度为25微米的金箔基底，利用喷墨打印机中的染料墨水在金箔基底表面打印出碳源阵列，所述碳源阵列中碳源点的直径为0.0001毫米，相邻两个碳源点之间的距离为0.01毫米。
[0047]将上述带有碳源阵列的金箔基底放入反应炉中，在Ar气喷射流量为1sccm的条件下，将反应炉升温至1000°C对金箔基底进行10分钟的退火，得到退火基底；在喷射流量为5sccm的混合气体与喷射流量为1sccm氢气的作用下，使甲烧高温分解，在上述退火基底表面碳源阵列的部位生长30分钟，得到石墨烯阵列；所述混合气体为体积比为99:1的Ar气和甲烷。
[0048]将本发明实施例3制备得到的石墨烯阵列进行扫描电镜观察，观察结果为本发明实施例3制备得到的石墨烯阵列的形状整齐。
[0049]实施例4
[0050]采用photoshop软件设计碳源阵列形状，将设计好的碳源阵列形状数据输送到激光打印机中，在激光打印机中放入厚度为46微米的铜箔基底，利用激光打印机中的碳粉在基底表面打印出碳源阵列，所述碳源阵列中碳源点的直径为0.001毫米。
[0051]将上述带有碳源阵列的铜箔基底放入反应炉中，在Ar气喷射流量为80sccm的条件下，将反应炉升温至1030°C对铜箔基底进行100分钟的退火，得到退火基底；在喷射流量为15sccm的混合气体与喷射流量为80sccm氢气的作用下，使甲烧高温分解，在上述退火基底表面碳源阵列的部位生长120分钟，得到石墨烯阵列；所述混合气体为体积比为99:1的Ar气和甲烷。
[0052]将本发明实施例4制备得到的石墨烯阵列进行扫描电镜观察，观察结果为本发明实施例4制备得到的石墨烯阵列的形状整齐。
[0053]实施例5
[0054]采用photoshop软件设计碳源阵列形状，将设计好的碳源阵列形状数据输送到激光打印机中，在激光打印机中放入厚度为46微米的铜箔基底，利用激光打印机中的聚苯胺颗粒在基底表面打印出碳源阵列，所述碳源阵列中碳源点的直径为为0.001毫米，相邻两个碳源点之间的距离为0.01毫米。
[0055]将上述带有碳源阵列的铜箔基底放入反应炉中，在Ar气喷射流量为80sccm的条件下，将反应炉升温至1030°C对铜箔基底进行100分钟的退火，得到退火基底；在喷射流量为15sccm的混合气体与喷射流量为80sccm氢气的作用下，使甲烧高温分解，在上述退火基底表面碳源阵列的部位生长60分钟，得到石墨烯阵列；所述混合气体为体积比为99:1的Ar气和甲烷。
[0056]将本发明实施例5制备得到的石墨烯阵列进行扫描电镜观察，观察结果为本发明实施例5制备得到的石墨烯阵列的形状整齐。
[0057]本发明提供了一种石墨烯阵列的制备方法，包括:在含有碳源阵列的基底表面进行石墨烯化处理，得到石墨烯阵列。本发明提供的石墨烯阵列的制备方法，可通过控制碳源阵列的大小和形状控制石墨烯阵列的大小和形状，制备得到形状尺寸可控的石墨烯阵列。此外，本发明提供的石墨烯阵列的制备方法直接在含有碳源阵列的基底表面形成石墨烯阵列，这种方法工艺简单、操作简便，适合工业化生产。
【主权项】
1.一种石墨烯阵列的制备方法，包括: 在含有碳源阵列的基底表面进行石墨烯化处理，得到石墨烯阵列。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源为含有碳原子的前驱液或含有碳原子的前驱颗粒。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源阵列由多个碳源点构成，所述碳源点的直径小于等于0.1mm大于O，优选为0.01mm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，相邻两个碳源点之间的距离为0.0lmm ?10Omnin
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源阵列的形状通过绘图软件设计。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有碳源阵列的基底按照以下方法制备: 通过图案化的方式在基底表面形成碳源阵列。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述图案化的方式包括印刷或喷涂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述印刷方式包括激光打印、喷墨打印或丝网印刷。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯化处理的方法为化学气相沉积法。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底的材质为铜、铁、镍、钴、金、铂、钼、钌、钽、钛、钨、铬、镁和锰中的一种或几种。
【专利摘要】本发明提供了一种石墨烯阵列的制备方法，包括：在含有碳源阵列的基底表面进行石墨烯化处理，得到石墨烯阵列。本发明属于石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯阵列的制备方法。本发明提供的石墨烯阵列的制备方法，可通过控制碳源阵列的大小和形状控制石墨烯阵列的大小和形状，制备得到形状尺寸可控的石墨烯阵列。此外，本发明提供的石墨烯阵列的制备方法直接在含有碳源阵列的基底表面形成石墨烯阵列，这种方法工艺简单、操作简便，适合工业化生产。
【IPC分类】C01B31-04
【公开号】CN104743552
【申请号】CN201510140482
【发明人】徐伟, 汪伟, 刘兆平
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月27日