[发明专利]一种提高石墨烯化学活性和稳定性的改性方法、该方法所制得的改性石墨烯及其应用

说明书

本发明属于石墨烯技术领域，尤其涉及一种提高石墨烯化学活性和稳定性的改性方法，以及通过该改性方法所制得的改性石墨烯，以及该改性石墨烯的应用。所述方法包括：1）激光诱导制备石墨烯：以有机薄膜作为基底，采用激光器对有机薄膜进行激光雕刻、原位生成激光诱导石墨烯；2）金属修饰：对激光诱导石墨烯进行亲水处理，随后在含金或含铂的电解液中浸渍，通过电沉积的方式制备得到Au/Pt‑LIG；3）表面固化：以有机固化剂覆盖步骤2）所得的Au/Pt‑LIG表面，随后固化即完成改性。本发明方法简单高效，方便易行，对制造设备要求低，能够良好地实现量产；能够非常有效地改善石墨烯的亲水性、改善石墨烯的电化学性能。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，尤其涉及一种提高石墨烯化学活性和稳定性的改性方法，以及通过该改性方法所制得的改性石墨烯，以及该改性石墨烯的应用。

背景技术

激光诱导石墨烯(LIG)是一种近几年兴起的新型石墨烯材料，可通过CO₂激光器在聚酰亚胺膜表面进行雕刻原位生成，在传感、光伏、生物等多方面领域均有应用。采用不同激光雕刻条件得到的石墨烯稳定性有所不同，但均不可避免会在制备完的几天内化学性能大幅降低，具体表现为亲水性下降，电化学响应减弱。

目前国内外学者对该方面研究尚缺，一种方法是用各种生物酶修饰石墨烯，经过酶修饰的石墨烯其稳定性可达8周，但是修饰所用的酶比较昂贵，且经过酶修饰后极大的限制了石墨烯的应用领域。同时，酶修饰还存在可能影响LIG电化学相应性能的潜在问题。

对此，本领域技术人员不断对LIG产品进行改进。

如中国专利局于2020年12月25日授权了一种激光诱导石墨烯微纳结构的加工方法及其系统发明专利申请，授权公告号为CN107244669B。该发明首先制备氧化物-石墨烯-基底材料三明治结构样品，再采用飞秒激光器对其进行雕刻，通过对其表面进行部分破坏制备石墨烯微纳结构。该制备方法详细而完善，能实现高精度的石墨烯结构图案的加工，可广泛的推广应用。但秒激光价格昂贵，投入生产成本太高，同时采用上述工艺方法实质上并不难对石墨烯结构形成任何形式的保护，仅能够实现提高雕刻精度的效果。

又如中国专利局于2021年6月1日授权了一种激光诱导石墨烯柔性应变-温度双参数传感器的实用新型专利，授权公告号为CN213335954U。该发明采用CO₂激光器在聚酰亚胺表面雕刻制备LIG，并将其转移到PDMS表面，然后用导电涂层将其连接。该传感器同时具有应变及温度传感能力，拉伸应变最大可达49.8％，性能优秀。但是，该工艺实际是对激光诱导石墨烯(LIG)进行转移固定，对于LIG的化学活性和稳定性并未产生相应的改进效果。

因此实际上，对于LIG的电化学活性提高和稳定性提高的研究仍在进行中，目前并未获得突破性的进展。

发明内容

为解决现有的LIG普遍存在完成制备的初期性能优异，但在一定时间的放置后电化学性能和亲水性大大减弱，使得LIG在电化学领域的应用受到了极大的限制、难以有效推广应用等问题，本发明提供了一种提高石墨烯化学活性和稳定性的改性方法，并提供一种通过该方法制备得到的改性石墨烯及其应用。

本发明的主要目的在于：

一、能够显著提高激光诱导石墨烯的使用寿命，提高其稳定性；

二、通过改性能够有效提高LIG的电化学性能；

三、使LIG在水溶液中多次浸润性能维持稳定；

四、将修饰后的LIG应用于电化学传感领域，还能够用于精确的定量分析检测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种提高石墨烯化学活性和稳定性的改性方法，

所述方法包括：

1)激光诱导制备石墨烯：以有机薄膜作为基底，采用激光器对有机薄膜进行激光雕刻、原位生成激光诱导石墨烯；