[发明专利]石墨烯薄膜生长基底及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯薄膜生长基底及其制备方法和应用。该石墨烯薄膜生长基底的制备方法包括以下步骤：提供铜箔基底，所述铜箔基底具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；对第一表面进行贴保护膜处理，对第二表面进行氧化处理，制备中间体I；去除所述保护膜，露出所述第一表面。该方法操作简单，能降低基底中的碳杂质含量，显著提高石墨烯的单层率，且是可以大批量并以卷对卷的形式进行的，能够显著提升基底的铜箔基底的生产效率，能够用于批量化制备铜箔基底，并与大批量石墨烯薄膜的制备方法结合，提高石墨烯薄膜的生产效率。

技术领域

本发明涉及石墨烯制备技术领域，特别是涉及一种石墨烯薄膜生长基底及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯由于其良好的物理化学性质，如超高的载流子迁移率、高的透光性、良好的机械性能等，受到了广泛的研究并且在透明导电薄膜、光电探测、催化、生物检测等领域显示了其潜在的实用价值。迄今为止，已经发展出机械剥离法、碳化硅外延法、液相剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法(CVD)和自下而上合成法等制备方法。这些方法各有优势，适用于不同的场合，其中铜箔表面的化学气相沉积方法具有生长的石墨烯质量高、适用于宏量制备等诸多的优势。

通过化学气相沉积法制备出的石墨烯膜的质量很大程度上受铜箔基底的影响，而普通商业铜箔普遍为多晶、存在杂质且粗糙度较高。这会导致石墨烯薄膜存在大量的晶界、缺陷和褶皱，极大的限制了石墨烯的应用。常见的对铜箔进行清洗或电化学抛光等处理，可以一定程度上减少铜箔表面杂质，降低表面粗糙度，从而提高石墨烯的制备质量。但是在实际生产过程中，电化学抛光步骤较为繁琐，耗时较长。

此外现有的铜箔制备过程中，铜箔基底很难以卷对卷的方式进行，特别是电化学抛光的过程，通常只能单次进行抛光。这给后续石墨烯的大批量卷对卷生产制备带来了极大的困难，不能满足现在对石墨烯薄膜极大的需求量。

因此，探索一种简单有效并且可以大批量进行处理的单层石墨烯生长基底的制备方法，对提高石墨烯薄膜质量，使石墨烯薄膜的制备规模化具有重要的意义。

发明内容

基于此，本发明提供了一种石墨烯薄膜生长基底的制备方法，能降低基底中的碳杂质含量，显著提高石墨烯的单层率。

技术方案如下：

一种石墨烯薄膜生长基底的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供铜箔基底，所述铜箔基底具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

(2)对所述第一表面进行贴保护膜后，对所述第二表面进行氧化处理，制备中间体I；

(3)去除所述中间体I的所述保护膜，露出所述第一表面。

在其中一个实施例中，对所述铜箔基底的另一表面进行氧化处理包括：

将氧化试剂与所述铜箔基底的另一表面接触，发生氧化还原反应；

所述氧化试剂选自H₂O₂和H₂SO₄的混合物，NaClO₂和NaOH的混合物，或过硫酸盐碱性溶液。

在其中一个实施例中，所述铜箔基底为多晶铜箔或单晶铜箔，所述铜箔的厚度为10μm～100μm，所述铜箔与所述氧化试剂的质量比为1：(0.01～5)；

所述氧化还原反应的温度为20℃～100℃，时间为1min～20min。

在其中一个实施例中，所述保护膜的材质为聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸酯橡胶、聚乙烯和光学胶的一种或几种。

在其中一个实施例中，在于所述第一表面贴保护膜的步骤之前，还包括对所述铜箔基底进行清洗、干燥的步骤。