[发明专利]一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法

权利要求书

1.一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将成卷基材一端贯穿反应腔后固定在转轴上，然后将成卷基材连同反应腔和转轴整体密封；其中，所述基材为金属类基材或固态含碳基材，所述反应腔包括次温区和若干高温区；

S2、对反应腔抽真空，随后向反应腔通入反应所需的一种或多种辅助性气体；

S3、运行温控程序，使次温区的温度升至600~900 ℃，高温区的温度升至700~1100 ℃；

S4、当次温区的温度升至200 ℃及以上时，调节辅助性气体的比例，使反应腔内的压力稳定；所述基材为金属类基材时，还通入含碳气体，并调节含碳气体与辅助性气体的比例，使压力稳定在一定区间范围内；当次温区的温度升至步骤S3的目标温度时，开启等离子体，开启转动使基材在转轴的转动收卷作用下移动，在动态基材上形成垂直石墨烯；

S5、反应结束，关闭等离子体源，随炉冷却。

2.根据权利要求1所述的一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤S2中：

将所述反应腔的压力抽至0.04 mbar及以下；

所述辅助性气体包括氢气、氦气、氮气、氖气、氩气、氨气中的一种或多种，通气时间为5~50 min。

3.根据权利要求1所述的一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤S3中：

所述次温区的升温速率为2~20 ℃/min；

所述高温区的升温速率为5~30 ℃/min。

4.根据权利要求1所述的一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤S4中：

所述压力的区间范围为0.04~1 mbar；

所述等离子体的功率为300~600 W；

所述等离子体包括微波、射频或直流激发的等离子体。

5.根据权利要求1所述的一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤S4中：

所述基材在反应腔内的平均停留时间为90~480 min；

所述基材的移动速率为1~8 mm/min。

6.根据权利要求1所述的一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤S4中所述含碳气体与辅助性气体比值为0.5~3。

7.根据权利要求1所述的一种高质量快速大面积制备垂直石墨烯薄膜的方法，其特征在于，步骤S5中所述冷却为随炉冷却至150 ℃以下。

8.一种垂直石墨烯薄膜，其特征在于，根据权利要求1~7中任一项所述的方法制得。