基于软-硬模板的石墨烯制备方法

摘要

一种纳米碳材料制备领域的基于软‐硬模板的石墨烯制备方法，该方法以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂，四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源，油溶性有机小分子芘(pyrene)为碳前驱体，在酸性体系下合成SiO₂/CTAB/pyrene复合材料。本发明的制备过程中同时采用表面活性剂CTAB为软模板和层状二氧化硅材料为硬模板，可以有效的避免石墨烯的团聚，而且操作容易，工艺简单，重现性好，为制备高质量的电介质基底石墨烯以及石墨烯溶液提供了一条可供借鉴的新思路。

主权项

一种基于软‐硬模板的石墨烯制备方法，其特征在于，以十六烷基三甲基溴化铵为结构导向剂、四甲氧基硅烷为硅源、油溶性有机小分子芘为碳前驱体，在酸性体系下合成SiO₂/CTAB/pyrene复合材料，经成型和焙烧后得到直接生长在电介质基底上的石墨烯/二氧化硅薄膜，具体包括以下步骤：a.称取作为表面活性剂的CTAB溶于超纯水中，在40℃下搅拌至澄清后再将有机小分子pyrene加入到此溶液中；b.称取TMOS，加入到pH为3的盐酸水溶液中，在室温下搅拌2小时；c.将上述两个步骤所得到的溶液在40℃下搅拌至两者混合均匀；d.将混合后的溶液均匀的旋涂在电介质基底上或涂覆在培养皿中，在空气中静置至干燥后转移到烘箱中，在100℃下固化时间不低于24小时；e.将步骤d得到的电介质基底或其粉体置于石英舟中，在惰性气体保护下放置在管式炉内焙烧，管式炉的升温速率为2℃/min，在900℃下保持2小时，随后自然冷却至室温；当将溶液涂覆在培养皿中时，待培养皿冷却至室温后，用刀片刮下涂覆在培养皿上的薄膜，并在玛瑙研钵中对其进行研磨，收集研磨后的粉体；当将溶液旋涂在电介质基底上时，焙烧得到以电介质为基底的石墨烯薄膜；当将溶液涂覆在培养皿中时，烧结得到的粉体经氢氟酸溶液刻蚀后透析可得到含有石墨烯的水溶液。