[发明专利]无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管的制备方法

说明书

本发明公开了一种无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管的制备方法，包括(1)取金属丝用稀硝酸浸泡后置于无水乙醇中超声，烘干；(2)在金属丝表面生长沉积石墨烯，得到石墨烯/金属丝复合结构；(3)在石墨烯表面沉积包覆金属催化剂模板，再在金属催化剂模板表面沉积石墨烯，重复多次后形成具有石墨烯/金属催化剂重复结构的复合材料；(4)将复合材料放入刻蚀液中去除金属丝和金属催化剂模板后清洗烘干，获得无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管。本发明提供的无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管具有优异的迁移率、机械强度、热导率和耐腐蚀性，适用于微电子、透明电极、有机光电器件、储能电池、多功能复合材料以及生物医学等诸多领域。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管的制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种近年来获得各国研究人员广泛关注的碳的二维同素异形体，具有迁移率高、室温霍尔效应显著、狄拉克电子结构稳定、透光性可与ITO相媲美、机械强度大和热导率优良等特质。为此，石墨烯在诸多领域如有机光电器件、各种储能电池的电极、复合材料以及生物医疗都有着良好的应用前景。[具体可见文献：H.Sun etal.Adv.Mater.2013,25:2554.M.Mecklenburg et al.Adv.Mater.2012,24:3486.L.Tianet al.Nat.Commun.2012,3:609.L.R.Meza et al.Science 2014,345:1322.]

公开号CN102586869A公开了一种三维石墨烯管的制备方法，该发明为了获得具备支撑能力的石墨烯管，在石墨烯表边增加了一层骨架结构，所述石墨烯管骨架材料是聚偏氟乙烯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸等有机材料。此外，公开号CN102502604A公开了一种多功能石墨烯管的制备方法，所述石墨烯管制备过程中也需涂覆聚甲基丙烯酸甲酯。这些发明中，均需要涂覆有机材料作为骨架来实现石墨烯管的自支撑，上述材料在增强了石墨烯管机械强度的同时，无疑也使石墨烯的导电性受到很大影响。目前尚未有以金属丝作为催化剂模板，在金属丝表面沉积制得石墨烯/金属丝复合结构，进而在石墨烯表面包覆催化剂模板，再于催化剂模板表面沉积制得石墨烯/催化剂模板/石墨烯/金属丝复合结构，重复多次后实现多层“石墨烯/催化剂模板”重复结构的复合材料，最终通过去除催化剂模板制备一种无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管的相关报道。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取金属丝用稀硝酸浸泡去除表面杂质及钝化层后，置于无水乙醇中超声，然后烘干备用；

步骤二、将烘干的金属丝作为生长基底，放入化学气相沉积设备中在其表面生长沉积石墨烯，得到石墨烯/金属丝复合结构；

步骤三、在石墨烯/金属丝复合结构的石墨烯表面沉积包覆金属催化剂模板，然后再放入化学气相沉积设备中在金属催化剂模板表面沉积石墨烯，重复沉积金属催化剂模板、石墨烯多次后形成具有石墨烯/金属催化剂重复结构的复合材料；

步骤四、将具有石墨烯/金属催化剂重复结构的复合材料放入刻蚀液中去除金属丝和金属催化剂模板后，用无水乙醇和去离子水对所得产物清洗后烘干，获得无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管。

优选的是，所述金属丝为铜丝或镍丝，所述金属丝的直径为10nm～1cm，长度为10nm～1m。

优选的是，所述稀硝酸浓度为0.001～1mol/L，金属丝在稀硝酸中浸泡时间为1s～60min，在无水乙醇中超声时长为1～60min；所述烘干采用在鼓风干燥箱中，干燥处理温度为40～200℃，处理时间为0.1～36h。