[发明专利]一种石墨烯材料，其制备方法及其作为光驱动材料的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯材料、其制备方法及其作为光驱动材料的用途。

背景技术

石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，其独特的晶体结构赋予这种材料以许多优异的物化性能。经功能化处理的石墨烯材料作为石墨烯的衍生物已被广泛地应用于多个领域。经功能化（例如氧化）处理的石墨烯材料由于其在π共轭网络平面上存在大量官能团，可使该材料具有光致电子发射以及光驱动等特性。

激光技术的发展促成了基于光驱动效应的一系列应用。例如，利用由激光聚集形成光阱，利用辐射压束缚、俘获、操纵微小物体，从而实现光镊技术的应用。借此可对微小物体，例如微纳米材料、病毒、细菌和组织进行移位和操作。

近年来，有研究表明基于石墨烯材料的氧化衍生物在电磁辐射的辐射压下可观察到光驱动效应。这种石墨烯材料具有优异的光吸收性能，其在光的辐射下，可受力被推动、旋转或发生位移等等。基于这些性质，该材料可潜在地应用于微纳米器件的可控制造、光探测传感、光控制以及作为“太阳帆”在行星际空间中的光驱动领域等。

发明内容

本发明旨在提供一种具有光驱动性质的基于石墨烯的材料。该石墨烯材料经过氧化，以及进一步可选的功能化处理。其包含如下组成：

40 wt% < C < 80 wt%，

15wt% < O < 45 wt%，

0.2 wt% < H < 3 wt%

0 < N < 5wt%，

0.05 wt% < S < 1 wt%，

0 ≤ P < 1.5 wt%，

余量为痕量的Fe、Ni、Si、Mn、Cl等不可避免的杂质。

该石墨烯材料中可包含选自以下的一种或更多种官能团：羟基、羧基、羰基和环氧基，以及任选的硝基、氨基、氰基、卤素基团等等。

该石墨烯材料为由单层石墨烯片构成的三维泡沫状疏松结构，其中孔隙度大于80%，优选大于90%，更优选大于99%,例如大于99.5%。孔径为约2 nm至200 μm，优选50nm至100 μm，更优选200 nm至100 μm；例如200 nm至20 μm。

该石墨烯材料中石墨烯片厚度不超过1.5 nm，例如1.4 nm、1.2 nm、1.0 nm、0.8 nm、0.6 nm或0.4 nm等。

该石墨烯材料可吸收可见光至紫外光波段的辐射实现光驱动性能，即，利用光的辐射获得推动力，从而改变材料的位置。更具体而言，该石墨烯材料可利用波长为400 nm至1000 nm的辐射实现光驱动性能，特别是440 nm至780 nm，例如450 nm或638 nm。

本发明还涉及一种制备上述石墨烯材料的方法，该方法包括如下步骤。