[发明专利]超级石墨烯玻璃及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超级石墨烯玻璃及其制备方法与应用。该方法包括：将作为基底的玻璃清洗干燥后，置于化学气相沉积系统中进行化学气相沉积，沉积完毕降温至室温，得到所述超级石墨烯玻璃。根据玻璃的种类，选择性地利用不同种类的化学气相沉积法在选定的玻璃基底上直接生长高质量且层数可控的石墨烯，从而实现超级石墨烯玻璃的制备。本方法实现了在各种各样的玻璃基底表面可控厚度的石墨烯薄膜的直接制备，制备出的石墨烯玻璃样品具有包罗万象的超级性质。该发明首次关注超级石墨烯玻璃的制备，对于石墨烯玻璃的基础研究及规模化应用都具有重大意义。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种超级石墨烯玻璃及其制备方法与应用。

背景技术

石墨烯是只有一个原子厚度、具有六边形蜂窝状晶体结构的二维原子晶体，它是由碳sp²杂化轨道成键而成。石墨烯良好的机械强度、超高的载流子迁移率(理论预测可以高达200,000cm²·V^-1·s^-1)、优异的导电性和层数相关的高透光性等独特性能，使其在场效应晶体管、透明导电薄膜、超级电容器等领域有广阔的应用前景。特别是在光学方面，石墨烯在从可见光至远红外范围内保持良好的透光性，单层吸光率仅为2.3％，结合其优异的导电性及柔韧性，石墨烯有望取代ITO，FTO等材料成为下一代的透明导电“明星材料”。

玻璃是一种极其常见的、透明的非晶体材料，通常情况下是一种表面亲水的绝缘体。普通玻璃的主要成分是二氧化硅，而掺杂或混入特定成分(如金属离子)可导致形形色色(如有色)玻璃的制备。玻璃廉价易得，广泛应用于家居、建筑、装饰等日常生活的各个方面。石墨烯与玻璃的结合，即将石墨烯覆盖在玻璃上，使其具有导电、疏水、导热、生物相容等不同于常规玻璃的新奇物性，又不影响整体的透明度，因此具有重大的现实意义和应用价值。目前，将石墨烯覆盖(coating)在玻璃上最常见的方法是将在金属基底上化学气相沉积(CVD)生长的石墨烯转移至玻璃基底。然而，这种方法受限于工序繁复、引入杂质缺陷以及降低薄膜质量等因素。因此，发明在玻璃上快捷简便和低成本的石墨烯直接生产方法，对于石墨烯和玻璃的基础研究和规模化应用至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种超级石墨烯玻璃(也即石墨烯玻璃)及其制备方法与应用。

本发明提供的超级石墨烯玻璃，由作为基底的玻璃和位于所述玻璃基底上的石墨烯组成；且所述石墨烯位于所述玻璃基底的一面或两面。

上述超级石墨烯玻璃中，所述玻璃选自白玻璃、蓝玻璃、绿玻璃、褐玻璃、石英玻璃、蓝宝石玻璃、蓝色钴玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃、AZO玻璃、钠钙玻璃、硼硅玻璃、柔性云母玻璃、硼酸盐玻璃和磷酸盐玻璃中的至少一种；

其中，所述白玻璃、蓝玻璃、绿玻璃、褐玻璃和石英玻璃的厚度均为1mm-10mm，具体为4mm；

所述超级石墨烯玻璃也可为按照下述本发明提供的方法制备而得的产品。

本发明提供的制备所述超级石墨烯玻璃的方法，包括如下步骤：

以前述玻璃为基底，于化学气相沉积系统中，通入碳源进行化学气相沉积，沉积完毕降温至室温，得到所述超级石墨烯玻璃。

该方法使用直接生长的方法进行制备，因而能够避免通常的转移方法所引入的水层或高分子膜残余物等杂质。

上述方法还包括如下步骤：在所述化学气相沉积步骤之前，将所述基底进行清洗干燥；

所述清洗干燥步骤中，所用清洗剂具体为超纯水、异丙醇或丙酮；清洗的方法具体为超声清洗；超声的功率具体为70-90W，更具体为80W；

所述清洗干燥更具体包括如下步骤：将所述基底依次用超纯水、异丙醇、丙酮和超纯水各清洗3-5min，再用氮气吹干。

所述化学气相沉积步骤中，碳源选自甲烷和乙烯中的至少一种；