一种低成本无损转移石墨烯的方法

摘要

本发明涉及石墨烯的转移技术，具体为一种低成本无损转移石墨烯的新方法。该方法采用表面覆盖有转移介质的石墨烯和初始基体作为电极，将其放置于电解液中，利用电解过程中在石墨烯电极表面所产生的气泡的推动力及气体插层作用将石墨烯与初始基体无损分离，然后将覆盖有转移介质的石墨烯无损结合到目标基体表面，去除转移介质后实现石墨烯到目标基体的无损转移。该转移方法对石墨烯及其初始基体均无任何破坏和损耗，基体可重复使用，并且操作简便、速度快、易于调控、无污染，有望实现规模化放大，因此可作为一种低成本转移高质量石墨烯的理想方法，为石墨烯材料在透明导电材料、电子器件材料以及传感器材料等领域的广泛应用奠定了基础。

主权项

一种低成本无损转移石墨烯的方法，其特征在于：该方法采用覆盖有转移介质的石墨烯和初始基体作为电极，石墨烯任意覆盖在初始基体表面，将其放置于电解液中，利用电解过程中在石墨烯电极表面所产生的气泡的推动力及气体插层作用将石墨烯与初始基体无损分离，然后将覆盖有转移介质的石墨烯结合到目标基体表面，在去除转移介质后可实现石墨烯无损转移到目标基体上；该转移方法在实施过程中对石墨烯及其初始基体均无任何破坏和损耗，初始基体重复使用；具体步骤如下：(1) 转移介质层的涂覆：在表面生长有或放置有石墨烯的初始基体涂覆一层转移介质，以防止石墨烯在后续处理中损坏；(2) 转移介质/石墨烯复合层与初始基体的分离：将覆盖有转移介质的石墨烯和初始基体作为电极置于溶液中，通过电解的方法在其表面产生气体，利用气泡的推动力及其插层作用将石墨烯与初始基体无损分离；(3) 转移介质/石墨烯复合层与目标基体的结合：采用直接接触方法将转移介质/石墨烯复合层置于目标基体表面；(4) 转移介质的去除：采用溶剂溶解或者加热方法将覆盖在石墨烯表面的转移介质去除；采用高分子聚合物作为转移介质层为对石墨烯进行巩固保护，防止石墨烯在操作过程中的损坏；这些高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯之一种或两种以上，转移介质层厚度为1nm～1mm；覆盖有转移介质的石墨烯和初始基体在电解过程中作为阴极或阳极使用；石墨烯的初始基体为Pt、Ni、Cu、Co、Ir、Ru、Au、Ag金属或其合金导体之一或两种以上复合，或者Si、SiO₂、Al₂O₃半导体之一或两种以上复合，或者导体与半导体两者的复合材料；电解过程所用溶液为单一电解质酸、碱或盐类的水溶液，或多种电解质酸、碱或盐类的水溶液，或单一电解质酸、碱、盐类与有机物烷、烯、炔、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯之一种或两种以上的混合溶液，或多种电解质酸、碱或盐类与有机物烷、烯、炔、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯之一种或两种以上的混合溶液；选用与初始基体不发生化学或电化学反应的溶液作为电解液；电解质在溶液中的浓度在0.01 mol/L～10 mol/L，电解过程的操作温度在–10℃～100℃，电解过程所用电压在1～100伏特，电流在0.01～100安培。