[发明专利]一种电子束诱导的图案化石墨烯及其制备方法

权利要求书

1.一种电子束诱导的图案化石墨烯的制备方法，其是将金属纳米材料掺杂的聚合物暴露于电子束扫描辐照下生成；所述电子束扫描辐照的加速电压范围1-1000 kV, 电流范围：1 nA-1 A，扫描频率0.001至200 kHz ，束斑直径0.5 nm-10 mm，真空腔压力10^-7 -10^-1 Pa；所述制备方法包括如下步骤：

（1）金属纳米材料掺杂的聚合物制备：

将金属纳米材料添加进聚合物前驱体中，进行聚合反应，得到金属纳米材料掺杂的有机聚合物；所述金属纳米材料按质量比0.01%-50%添加进聚合物前驱体中；

（2）石墨烯的电子束诱导制备：

将上述金属纳米材料掺杂的有机聚合物，暴露于按预设图案进行扫描的电子束辐照中，在电子束的高能量密度和金属纳米材料催化的双重作用下，在聚合物表面得到图案化石墨烯。

2.如权利要求1所述电子束诱导的图案化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述金属纳米材料选自金属、金属无机化合物、金属有机化合物中的一种或几种；所述金属选自铜、镍、铁、钴、钯、铂、银中的一种或几种；所述金属无机化合物选自金属的氧化物、硫化物、氟化物、氯化物、氢化物、碳化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氯酸盐中的一种或几种；所述金属纳米材料尺寸为1 nm至1000 nm。

3.如权利要求1所述电子束诱导的图案化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述聚合物选自聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、环状聚合物、聚醚醚酮、聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶中的一种或几种。

4.如权利要求1所述电子束诱导的图案化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述金属纳米材料掺杂的聚合物，其是将金属纳米材料添加进聚合物前驱体中进行聚合反应得到；所述掺杂为内部掺杂、表面掺杂、整体掺杂中的一种或其组合。

5.如权利要求1所述电子束诱导的图案化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述电子束扫描辐照时，图案预先用与电子束设备配套的计算机编程控制，从而可得到所需的石墨烯图案。

6.一种电子束诱导的图案化石墨烯，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述电子束诱导的图案化石墨烯的制备方法得到。

7.如权利要求6所述的一种电子束诱导的图案化石墨烯，其特征在于，所述图案化石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、多孔石墨烯、掺杂石墨烯、氧化石墨烯、三维结构石墨烯、石墨烯金属复合材料、石墨烯聚合物复合材料、石墨烯金属氧化物复合材料、石墨烯金属硫化物复合材料、石墨烯金属碳化物复合材料或者它们的组合。

8.如权利要求7所述的一种电子束诱导的图案化石墨烯，其特征在于，所述石墨烯厚度为0.3 nm至100 mm，石墨烯比表面积为10 m²/g至2600 m²/g，石墨烯图案宽度为0.5 nm至100 m。