[发明专利]一种石墨烯催化基底腐蚀液及基底腐蚀方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯催化基底腐蚀液及基底腐蚀方法，采用多种溶液复配作用，首先在基底腐蚀过程中不会有气泡产生，不会对石墨烯的完整性造成破坏，并且腐蚀液也不会损坏石墨烯层的完整性，重要的是，制备的石墨烯纯净无杂质，具有良好的性能。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料制备领域，具体涉及一种石墨烯催化基底腐蚀液及基底腐蚀方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％，因此，石墨烯是目前自然界最薄、强度最高的材料。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，同时结构非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透，这些特性使石墨烯具有广泛的应用空间。

目前大多数采用化学气相沉积法(CVD)制备石墨烯，因为制备的石墨烯样品缺陷少，且层数可控，在制备过程中选用气态的有机气体(甲烷、乙烯等)为碳源，25微米厚的铜箔做衬底，碳原子在金属铜中的溶解度很低，高温下碳源和铜接触时会在其表面裂解，然后这些碳原子再重组连成石墨烯，当石墨烯长满整个衬底时，裂解过程将无法继续，因此在铜表面生长的石墨烯单层性较好，该过程中铜主要起催化作用，通过该方法就可以得到沉积有石墨烯的铜箔样品。为了进一步的研究和测量，需要将石墨烯样品转移到目标基底，在转移的过程中首先就是要考虑去除铜箔基底，目前主要去除铜箔基底的方法是通过硝酸(HNO₃)或者三氯化铁(Fecl₃)溶液来腐蚀铜箔基底，从而达到去除铜箔基底的目的。但是这两种腐蚀方法存在以下的缺陷：硝酸在对铜箔基底的腐蚀过程中产生一氧化氮气体，破坏了石墨烯的完整性；三氯化铁(Fecl₃)溶液在对铜箔的腐蚀过程中有杂质Fe生成，很难清洗干净，对制备的石墨烯造成污染等。

故如何提供一种可高效彻底腐蚀铜箔基底且对石墨烯无影响的腐蚀液及其使用方法是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可对铜箔基底进行高效腐蚀的腐蚀液，能够将铜箔基底腐蚀完全的同时使得石墨烯保留完整的形态不受破坏，并且剩余的石墨烯干净无杂质。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯催化基底腐蚀液，其特征在于，包括以下组分：磷酸溶液、冰醋酸溶液、FeCl₃溶液。

优选的，所述磷酸的质量浓度为5-10％，所述冰醋酸的质量浓度为7-12％，所述FeCl₃溶液的质量浓度为20-25％。

优选的，所述磷酸、冰醋酸、FeCl₃溶液的比例为磷酸：冰醋酸：FeCl₃＝(2-4)：(3-6)：(5-10)。

上述方案的有益效果是：提供了一种催化基底制备石墨烯过程用的基底腐蚀液，采用多种溶液复合作用，既能够高效的腐蚀铜箔基底，又能保证石墨烯的完整性，并且在铜箔腐蚀过程中产生的Fe杂质可被磷酸和冰醋酸去除，保证腐蚀后无杂质生成，对石墨烯不会造成污染，使得制品石墨烯具有良好的性能。

本发明的另一个目的是提供一种石墨烯催化基底腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用CVD方法在铜箔基底上生长石墨烯，得到石墨烯/铜箔基底；

(2)取所述步骤(1)中的石墨烯/铜箔基底放在旋涂仪上，吸管吸取适量光刻胶，滴在石墨烯/铜箔基底生长石墨烯的一面上，进行光刻胶旋涂；

(3)将所述步骤(2)中旋涂结束后的石墨烯/铜箔基底在100-130℃的温度条件下烘干1-3min，得到烘干后的光刻胶/石墨烯/铜箔基底；