[发明专利]石墨烯柔性复合层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯柔性复合层，其特征在于，所述石墨烯柔性复合层依次包括第一石墨烯薄膜层、第一金属衬底、非金属衬底、第二金属衬底和第二石墨烯薄膜层。

2.根据权利要求1所述的石墨烯柔性复合层，其中，所述非金属衬底的厚度为30～200μm；

优选地，所述非金属衬底为石墨纸，更优选地，所述石墨纸的含碳量为99.90wt.％以上。

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯柔性复合层，其中，所述第一金属衬底和/或第二金属衬底的厚度为5～105μm，优选地，所述第一金属衬底和/或第二金属衬底的厚度为20～30μm；

更优选地，所述第一金属衬底和第二金属衬底为相同或不同的过渡金属衬底，更优选地，所述过渡金属选自镍、钴、铁、铂、金、铬、铜、锰、钼、钌、钽、钛、钨中的一种或任意两种或两种以上组成的合金；更优选地，所述过渡金属选自铜或镍或其合金。

4.根据权利要求1-3任一项的石墨烯柔性复合层，其中，所述第一石墨烯薄膜层和/或第二石墨烯薄膜层为单层碳原子石墨烯或双层碳原子石墨烯，优选地，所述第一石墨烯薄膜层和第二石墨烯薄膜层为单层碳原子石墨烯。

5.一种权利要求1-4任一项所述的石墨烯柔性复合层的制备方法或一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将第一金属衬底-非金属衬底-第二金属衬底柔性复合层置于卷对卷连续生长设备的从动辊和主动辊上，和，

步骤二：在第一金属衬底-非金属衬底-第二金属衬底柔性复合层上卷对卷连续生长石墨烯，得到石墨烯柔性复合层或生长在石墨烯柔性复合层的石墨烯。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述步骤二包括：

向石墨烯生长室通入惰性气体，并根据需要通入氢气；

将石墨烯生长区的温度设置为400～1020℃；和，

向石墨烯生长室通入碳源气体。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气或者它们的任意混合气体；

优选地，所述碳源气体为含有1～7个碳原子的烷烃、烯烃或炔烃，更优选地，所述碳源气体为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯或乙炔，更优选地，所述碳源气体为甲烷；更优选地，通入石墨烯生长室的碳源气体、氢气和惰性气体的流量比例为碳源气体：氢气：惰性气体＝2～4：0～2：0～5，优选4：1：5，4：2：5、3：1：5，2：2：5、4：1：0或4：0：5；

优选地，所述石墨烯生长室内气压为20～200Pa，例如20Pa、30Pa、50Pa、65Pa、80Pa、95Pa，120Pa、150Pa、180Pa或200Pa；

优选地，所述石墨烯生长室的碳源气体的流量为10～80sccm，例如10sccm、15sccm、20sccm、30sccm、40sccm、45sccm、50sccm、60sccm、70sccm或80sccm；通入氢气的流量为0～80sccm，例如不通入，或流量为5sccm、7.5sccm、10sccm、20sccm、30sccm、40sccm、50sccm、60sccm、70sccm或80sccm；通入惰性气体的流量为0～200sccm，例如不通入，或流量为15sccm、20sccm、30sccm、40sccm、50sccm、60sccm、70sccm、80sccm、90sccm、100sccm、110sccm、120sccm、130sccm、140sccm、150sccm、160sccm、170sccm、180sccm、190sccm或200sccm。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述步骤二包括：

开启等离子体发生器，将石墨烯生长室的温度设置为400～600℃，例如400℃，450℃，500℃，550℃或600℃；或者，不开启等离子体发生器，将石墨烯生长室的温度设置为850～1020℃，例如850℃、870℃、900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃或1020℃。