[发明专利]制备选择性还原氧化石墨烯及电存储器的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料化学制备和存储器件应用领域，涉及一种银盐的催化下制备无羧基可分散的石墨烯材料的方法。 

背景技术

石墨烯及其衍生物由于其独一无二的物理性质以及丰富的石墨前驱来源，有望成为新型纳米功能材料，在很多领域存在广泛的领域，例如有机半导体光电材料、填充材料、光电器件的电极材料及活性材料等。 

化学剥离法（氧化-还原法）以其成本低廉，操作简易及可规模化生产等优势被视为最有前景的生产石墨烯材料途径。其氧化剥离途径是：首先石墨强酸性条件下，通过与强氧化性物质作用，氧化生成了生成氧化石墨，再经过超声剥离得到氧化石墨烯。然后加入还原剂，例如采用了水合肼、硼氢化钠、苯酚类等有毒、安全隐患大的还原剂，或者采用高温去除氧化石墨烯表面的含氧官能基团，得到较高质量的石墨烯。但是，在还原过程中，由于氧化过程引入了大量的含氧官能团，在还原过程中并不能完全除去，这就使得表面存在多种不同的含氧官能团，这些含氧官能团的种类和数目对石墨烯基材料的光电等物理性质有很大的影响。为更好的研究和拓展石墨烯基材料在有机半导体光电领域或者复合材料领域的应用，一些新型的、高效、低污染、可控还原氧化石墨烯的方法亟需开发。 

信息领域日新月异的发展，对存储性能的要求越老越高。需要寻找低成本的原料来源广、低成本、可工业化生产的氧化石墨烯材料，有望成为新一代存储器件的材料。但是多种含氧官能团的存在，使得石墨烯基材料在存储器件应用领域并不理想，表现在器件的稳定性很差，开光比不高。因此，寻找新型的稳定的石墨烯基材料，研究器件性能和材料的结构之间的关系具有很大的科研价值和市场需要价值。 

发明内容

技术问题：本发明提出一种操作简单、低污染、可产业化的制备选择性还原氧化石墨烯的方法，还提供了一种利用选择性还原氧化石墨烯制备电存储器的方法。 

该存储器件采用低成本的液相加工制备成膜，具有优秀的存储性能。该技术涉及的器件性能和材料结构之间的关系，使得石墨烯基光电材料在有机光电功能器件中有着巨大的实际应用价值。       

技术方案：本发明是一种银催化选择性还原氧化石墨烯羧基的方法及其电存储器件，该技术是在银盐的催化下制备无羧基可分散的石墨烯材料，并对材料的存储器件性能进行研究。

本发明的制备选择性还原氧化石墨烯的方法，包括以下步骤： 

1）将氧化石墨烯分散到溶剂中，配成质量体积浓度为0.1 mg/mL到2 mg/mL的氧化石墨烯溶液，然后向氧化石墨烯溶液加入由摩尔比为1:1到1:2的银盐和碳酸盐组成的银盐催化剂，加入的氧化石墨烯和银盐催化剂的质量比为10:1到1:2，在低温加热条件下，持续搅拌，直到溶液的颜色变黑至不再继续变化；

2）通过离心洗涤的办法，除去溶液中的银盐和碳酸盐；

3）将步骤2）处理得到的溶液进行离心处理，对离心得到的下层固体进行干燥，制备出了再分散的选择性还原氧化石墨烯固体。

本发明的步骤1）中，分散氧化石墨烯的溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃、氮氮二甲基甲酰胺或氮甲基吡咯烷酮。 

本发明步骤1）中的银盐为碳酸银、硝酸银或醋酸银。 

本发明步骤1）中的碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯。 

本发明步骤1）中的低温加热的温度为50-100℃。 

本发明步骤2）中除去溶液中银盐和碳酸盐的方法为：首先将步骤1）还原后的混合溶液以1:1到1:20的体积比加入质量百分比为5%至30%的稀硝酸中，然后离心洗涤多次，直至离心的上层清液做紫外光谱吸收测试时没有银吸收峰，此时将离心的下层固体用大量的离心洗涤液洗涤至中性。 

本发明步骤3）中干燥的方法为常温干燥、真空干燥或冷冻干燥。 

本发明的利用选择性还原氧化石墨烯制备电存储器的方法，包括以下步骤： 

a）将根据上述方法得到的选择性还原氧化石墨烯固体粉末分散到水、乙醇、四氢呋喃、氮氮二甲基甲酰胺或氮甲基吡咯烷酮溶剂中，配成质量体积浓度为0.2 mg/mL-2mg/mL的均一分散溶液；

b）通过滴膜、旋涂制膜或喷墨打印的方法，用步骤a）得到的均一分散溶液在Si/SiO₂基底上制备一层薄膜，放置于烘箱中烘干；