本發(fā)明涉及導(dǎo)電柔性電子器件領(lǐng)域，特別涉及一種高導(dǎo)電性石墨烯薄膜材料的制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、機(jī)械性能，以及非常大的比表面積，因此石墨烯在太陽能電池、蓄電池、燃料電池、超級電容器等能源領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。[參見：Novoselov K S, Jiang Z, Zhang Y, Morozov S V, Stormer H L, Zeitler U, Maan J C, Boebinger G S, Kim P, Geim A K. Room-temperature quantum hall effect in graphene[J]. Science,2007,315(5817):1379.]石墨烯薄膜是石墨烯研究的熱點(diǎn)之一，石墨烯薄膜通?；谘趸┍∧ざ@得。石墨烯薄膜材料的應(yīng)用也非常廣泛，例如可以用于制造可彎曲的能量存儲裝置例如便攜式電子器件，其中包括可卷曲的顯示屏、電子紙、可拉伸的電路，以及可以穿在身上的多媒體、計算機(jī)或者醫(yī)療器件等。石墨烯是一種二維碳原子結(jié)構(gòu)，僅僅為單層的原子厚度，并且由于石墨烯碳原子層內(nèi) π-π 堆積作用，以及范德華力作用，使得石墨烯成膜性良好。因此大量制備薄膜狀的石墨烯在當(dāng)今納米技術(shù)和納米材料科學(xué)領(lǐng)域占有非常重要的地位。為了得到獨(dú)立的，不需要基底，可彎曲的石墨烯薄膜，人們采用最為簡單的化學(xué)剝離法，然后通過真空抽慮或者溶液鑄造的方法而得到。Dikin 等通過真空抽慮的方法制備了氧化石墨烯薄膜，證明這種方法制備的氧化石墨烯薄膜具有良好的柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度[參見：Dikin D A, Stankovich S, Zimney E J, et al. Preparation and characterization of graphene oxide paper[J].Nature, 2007, 448(7152):457-460]。通過真空抽慮的方法制備了石墨烯薄膜，并將其應(yīng)用于雙電層超級電容器中，證明其比普通的石墨材料具有更好的特性。因此，越來越多的人采用抽慮法和溶液鑄造法來制備石墨烯薄膜，并將其應(yīng)用于超級電容器領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是制得一種透明導(dǎo)電柔性石墨烯薄膜材料，按以下方法制得：

步驟一：將天然石墨通過改進(jìn)的Hummers方法制得氧化石墨溶液；

步驟二：將步驟一中得到的氧化石墨溶液超聲剝離制得氧化石墨烯溶液；

步驟三：取部分氧化石墨烯溶液離心處理，取上層清液真空抽濾，過濾后將薄膜和濾膜置于烘箱中烘干干燥，制得氧化石墨烯薄膜；

步驟四：將步驟三中的氧化石墨烯薄膜充分浸泡于丙酮溶液中除去微孔濾膜；

步驟五：為了進(jìn)一步提高石墨烯薄膜的導(dǎo)電率，將石墨烯薄膜炭化處理；

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)：在所述的導(dǎo)電性石墨烯薄膜材料中，采用“定向流動組裝法”原理，使氧化石墨烯片定向流動組裝，同時采用真空抽濾這種簡易裝置，大面積，大量制備出高質(zhì)量的氧化石墨烯薄膜，再通過高溫?zé)崽幚磉M(jìn)行脫氧再石墨化，從而得到良好的導(dǎo)電率和比電容。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備導(dǎo)電性石墨烯薄膜的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明制備導(dǎo)電性氧化石墨烯薄膜的宏觀照片，圖3為本發(fā)明制備導(dǎo)電性石墨烯薄膜的宏觀照片；

圖4為本發(fā)明制備不同溫度下炭化后的導(dǎo)電性石墨烯薄膜的掃描電子顯微鏡照片；

圖5為不同掃描速率石墨烯薄膜電極的電容衰減。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

第一步，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于98%的5g石墨粉通過改進(jìn)的Hummers方法制備氧化石墨溶液；

第二步，將濃度為0.2mg/ml的氧化石墨溶液超聲0.5h，取部分溶液以5000r/min，速度離心5min，除去多余的未分散的石墨烯，取上層濾液待用；

第三步，配制步驟二中的氧化石墨烯膠狀懸浮液的濃度為0.1mg/ml；

第四步，用纖維素薄膜（孔徑：0.22um）作為濾膜，取步驟三中的濾液15ml，通過真空過濾通過該濾膜，然后在40℃下烘干24h。最后用丙酮清洗溶解附有氧化石墨烯的纖維素濾膜，即得到氧化石墨烯的薄膜；

第五步，取出完整的氧化石墨烯薄膜，在惰性氣氛下800℃炭化1h，進(jìn)行脫氧處理，從而大大提高該薄膜的導(dǎo)電性；制備的石墨烯薄膜電鏡圖如圖4（a, b）所示，由原料天然石墨的較大尺寸的鱗片狀結(jié)構(gòu)通過改進(jìn)的Hummers法打碎并氧化，溶液自組裝化，高溫炭化，從而剝離形成較大面積的片層物，而且結(jié)構(gòu)連續(xù)完整，由于自主裝時分子之間的氫鍵作用力較強(qiáng)，層與層之間結(jié)合緊密，以致逐層組裝形成比較有序的結(jié)構(gòu)。通過四探針測試其導(dǎo)電率可以達(dá)到105s/cm。

實(shí)施例2

操作方法與實(shí)例1相同，不同之處在于第五步中炭化爐升溫至1000℃，即反應(yīng)溫度為1000℃。石墨烯薄膜的電鏡圖如圖 4(c, d)所示，其表面形成致密的褶皺，在表面覆蓋細(xì)小的碳顆粒，剝離形成較大面積的多層石墨烯片層物的堆疊，層與層之間結(jié)合緊密，連續(xù)完整。通過四探針測試其導(dǎo)電率可以達(dá)到118s/cm。

實(shí)施例3

操作方法與實(shí)例1相同，不同之處在于第五步中炭化爐升溫至1200℃，即反應(yīng)溫度為1200℃。石墨烯薄膜的電鏡圖如圖 4（e, f）所示，剝離出單層石墨烯片層物，而且結(jié)構(gòu)連續(xù)完整,表面生長出一些類似氣泡狀的碳顆粒。通過四探針測試其導(dǎo)電率可以達(dá)到124s/cm。

實(shí)施例4

操作方法與實(shí)例1相同，不同之處在于第五步中炭化爐升溫至1300℃，即反應(yīng)溫度為1300℃。石墨烯薄膜的電鏡圖如圖4（g，h）所示，表面具有孔洞，類似金屬刻蝕。表面覆有球狀，立方體的顆粒。隨炭化溫度的逐步提高，通過四探針測試其導(dǎo)電率可以達(dá)到196s/cm。

實(shí)施例5

操作方法與實(shí)例1相同，不同之處在于第三步中氧化石墨烯膠狀懸浮液的濃度增加為0.2mg/ml，即反應(yīng)濃度為0.2mg/ml。石墨烯薄膜的電鏡圖呈清晰的片狀結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)完整連續(xù)，剝離形成較大面積的多層堆疊的石墨烯片層物，隨氧化石墨烯濃度的提高，通過四探針測試其導(dǎo)電率可以達(dá)到137s/cm，比較實(shí)施例1中導(dǎo)電率105s/cm有明顯提高。

實(shí)施例6

操作方法與實(shí)例1相同，不同之處在于第五步中炭化時間增加為2h，即炭化保溫2h。石墨烯薄膜的電鏡圖呈較大面積的多層堆疊的石墨烯片層物，表面有大量褶皺，但是結(jié)構(gòu)完整連續(xù)，隨著炭化反應(yīng)時間的提高，通過四探針測試其導(dǎo)電率可以達(dá)到130s/cm，比較實(shí)施例1中導(dǎo)電率105s/cm有明顯提高。

以上已對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。