一种氧化石墨烯薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于薄膜材料的制备领域，特别设及一种氧化石墨締薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 石墨締是碳原子按六角结构紧密堆积成的单原子层二维材料，载流子的本征迁移 率可达2X105cm/(V巧），在室溫下电子传递速度是已知导体中最快的，并且是已知材料中 最薄而且最牢固坚硬的材料，由于运些优异的性质使其在电子器件等领域中有着巨大的应 用价值。
[0003] 石墨締由于具有独特的物理化学结构使其拥有良好的热稳定性、透光性、导电性 和机械强度而经常被用来作为导电纳米材料的填充物，正因为石墨締运些优良的特性才受 到广泛关注，现在虽然已经研究出许多制备方法，但仍然存在一些不足之处和需要改进的 地方。抽滤制备氧化石墨締薄膜的制备已被广泛使用，但是制备出的石墨締薄膜形状大小 很受局限，而且石墨締层间堆叠严重且时间较长；其次刮涂的方法可W制备出较大面积的 氧化石墨締薄膜，但存在形状单一，制备薄膜较厚，转移困难，氧化石墨締层间紧密堆叠导 致的低比表面等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化石墨締薄膜的制备方法，本发明在任 意基底上，制备出形状，大小，还原程度宏观可控的，有效降低片层堆叠的高比表面的氧化 石墨締薄膜。 阳0化]本发明的一种氧化石墨締薄膜的制备方法，包括：
[0006] (1)氧化石墨水溶液的制备：
[0007] 将氧化石墨分散在超纯水中，超声，得到氧化石墨水溶液；
[0008] (2)氧化石墨締薄膜的制备：
[0009] 用毛笔薩取氧化石墨水溶液，毛细管吸力会将氧化石墨片汲取于毛间，然后缓慢 均匀地刷涂在基底上，并迅速提起，置于热台、加热使之干燥及微还原，重复刷涂并进行加 热干燥微还原数次，得到氧化石墨締薄膜。
[0010] 根据需要薄膜的尺寸、形状和厚度反复重操作（刷涂和加热干燥）。
[0011] 氧化石墨締薄膜包含W石墨締为基的所有复合薄膜。
[0012] 所述步骤（1)中超声为：水浴超声30-360min，使氧化石墨完全分散均匀，然后进 行细胞粉碎机超声10-30min。 阳01引所述步骤（1)中氧化石墨水溶液的浓度为5-30mg/ml。
[0014] 所述步骤（2)中毛笔为小楷毛笔、大楷毛笔、画笔、狼毫毛笔、兼毫毛笔中的一种 或几种。任何兼毫毛笔与质地较好的毛笔均可。
[0015] 所述步骤（2)中基底为纤维素滤膜、有机滤膜、无机滤膜、滤纸、植物纤维书写纸 张、油画布、铜锥、侣锥中的一种。
[0016] 所述步骤（2)中置于热台、加热为：加热台加热，溫度为45-120°C，每一层（每刷 一遍）加热时间为0. 5-5min。
[0017] 重复步骤似5-100次。
[0018] 所述步骤（2)中制备的石墨締薄膜的形状和厚度均为任意形状和尺寸厚度。
[0019] 本发明通过改变毛笔的种类得到层间起伏不一致的石墨締薄膜，通过改变重复刷 涂次数得到不同厚度的自支撑薄膜，同时可人为控制宏观形状和表现形式，通过改变热台 加热的溫度和时间，可W调节氧化石墨締薄膜微还原程度。
[0020] 本发明方法利用刷涂的方法，在任意基底（纤维素滤膜、植物纤维书写用纸、铜 锥、砂纸等）上，利用层层加热干燥的方法，制备出宏观可控的氧化石墨締薄膜。本发明所 述的制备方法简单，结合了具有中国特色的毛笔，利用刷涂的方法，克服了抽滤和刮涂两种 方法的缺点，制备出宏观自支撑氧化石墨締薄膜，同时利用层层干燥的方法很大程度上减 少了石墨締片层之间的堆叠交联，由于每层薄膜的凹凸迭起，带来了更大的比表面，同时， 在加热干燥的过程中，氧化石墨被层层微还原，得到的氧化石墨締薄膜具有更大的比表面 积，并具有良好的电学性能。
[0021] 有益效果
[00巧 （1)本发明的操作方法简单，制备过程方便快速；
[0023] (2)本发明所制备的氧化石墨締薄膜宏观尺寸、形状等参数均可控；
[0024] 做本发明制备的氧化石墨締薄膜具有高比表面积，且被微还原，导电性增强。
【附图说明】
[00巧]图1为实施例1在铜锥基底上制备氧化石墨締汉字形状的薄膜数码照片；
[00%] 图2为实施例2在W植物纤维书写用纸为基底制备石氧化墨締汉字和英文形状的 石墨締薄膜数码照片；
[0027] 图3为实施例3在纤维素滤膜上制备氧化石墨締花型薄膜数码照片；
[0028] 图4为实施例3在纤维素滤膜上制备氧化石墨締汉字形状并剥离基底的薄膜数码 照片；
[0029] 图5为实施例4制备的自支撑氧化石墨締圆形薄膜数码照片；
[0030] 图6为实施例1，实施例3,实施例4制备氧化石墨締薄膜的XRD对比图谱；其中a 为实施例1、b为实施例3、C为实施例4 ;
[0031] 图7为实施例3,实施例4制备氧化石墨締薄膜断面的SEM对比图；其中a为实施 例3 ;b为实施例5 ;
[0032] 图8为实施例4制备的氧化石墨締薄膜的循环伏安曲线。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 阳〇34] 实施例1
[0035] 在室溫下，称取氧化石墨IOOmg分散于10血超纯水中，水浴超声30min后，细胞粉 碎5min，得到分散均匀的氧化石墨水溶液，用狼毫毛笔轻薩氧化石墨水溶液，在铜锥上写下 "中国人"字样，将铜锥固定于热台上，热台的加热溫度为45°C，每层加热2min，氧化石墨分 散液在铜锥表面几乎干了，沿着第一次写的行迹重复20遍，每次刷涂之后均进行加热干燥 和微还原，避免石墨締片层之间的过度堆叠，得到厚度约为2ym且堆叠程度低的部分还原 的石墨締薄膜。制备的中国人字样的汉字形状石墨締薄膜数码图片如图1所示，XRD图谱 如图6-a所示。
[0036] 实施例2
[0037] 在室溫下，称取氧化石墨150mg分散于10血超纯水中，水浴超声45min后，细胞粉 碎5min，得到分散均匀的氧化石墨水溶液，用狼毫毛笔轻薩氧化石墨水溶液，在铜锥上写下 "中国人"和"畑UCN"字样，将铜锥固定于热台上，热台的加热溫度为30°C，每层加热2min， 氧化石墨分散液在铜锥表面几乎干了，沿着第一次写的行迹重复20遍，每次刷涂之后均进 行加热干燥和微还原，避免石墨締片层之间的过度堆叠，得到厚度约为1. 5ym的且堆叠程 度低的部分还原的石墨締薄膜。制备的在植物纤维书写用纸上的汉字和字母形状石墨締薄 膜数码图片如图2所示。 阳0測 实施例3
[0039] 在室溫下，称取氧化石墨50mg分散于10血超纯水中，水浴超声30min后，细胞粉 碎5min，得到分散均匀的氧化石墨水溶液，用小楷毛笔轻薩氧化石墨水溶液，在铜锥上画 出"渡"形和"中国人"汉字形状，将铜锥固定于热台上，热台的加热溫度为65°C，每层加热 2min，氧化石墨分散液在铜锥表面几乎干了，沿着第一次写的行迹重复50遍，每次刷涂之 后均进行加热干燥和微还原，避免石墨締片层之间的过度堆叠，得到厚度约为2. 5ym的且 堆叠程度低的部分还原的石墨締薄膜。制备的在纤维素滤膜表面的銀形石墨締薄膜，将石 墨締基底纤维素滤膜用乙醇溶液去除并转移到透明基底阳T上的数码图片如图3所示，XRD 图谱如图6-b所示，薄膜断面的扫描电镜图片如图7-a所示。 W40] 实施例4
[0041] 在室溫下，称取氧化石墨200mg分散于10血超纯水中，水浴超声60min后，细胞粉 碎lOmin，得到分散均匀的氧化石墨水溶液，用排笔（画笔）轻薩氧化石墨水溶液，将纤维素 滤膜固定于热台上，热台加热溫度为l〇〇°C，每刷一层干燥还原4min，按照一定方向均匀刷 满纤维素表面，待氧化石墨分散液在纤维素滤膜表面几乎干了，沿着第一次刷的痕迹重复 刷30遍，得到厚度约为12ym且堆叠程度低的部分还原的石墨締薄膜。制备的在纤维素滤 膜表面的圆形石墨締薄膜数码图片如图5所示，XRD图谱如图6-C所示，断面的扫描电镜图 片如图7-b所示，循环伏安曲线如图8所示。
【主权项】
1. 一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，包括： (1) 将氧化石墨分散在超纯水中，超声，得到氧化石墨水溶液； (2) 用毛笔蘸取氧化石墨水溶液，然后刷涂在基底上，将基底置于热台、加热，重复操 作，得到氧化石墨稀薄膜。2. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 中超声为：水浴超声30-360min，然后进行细胞粉碎机超声10-30min。3. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 中氧化石墨水溶液的浓度为5-30mg/mL。4. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中毛笔为小楷毛笔、大楷毛笔、画笔、狼毫毛笔、兼毫毛笔中的一种或几种。5. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中基底为纤维素滤膜、有机滤膜、无机滤膜、滤纸、植物纤维书写纸张、油画布、铜箱、铝箱中 的一种。6. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中将基底置于热台、加热为：加热台加热，温度为45-120°C，每一层加热时间为0. 5-5min。7. 根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中重复操作为：重复步骤（2)5-100次。
【专利摘要】本发明涉及一种氧化石墨烯薄膜的制备方法，包括：用毛笔蘸取氧化石墨水溶液，然后刷涂在基底上，加热干燥，即得。本发明的操作方法简单，制备过程方便快速；本发明所制备的氧化石墨烯薄膜宏观尺寸、形状等参数，及还原程度均可控，且可有效降低石墨烯片层间的堆叠，导电性增强。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN105236396
【申请号】CN201510555436
【发明人】李耀刚, 李佳慧, 侯成义, 王宏志, 张青红
【申请人】东华大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月1日