[发明专利]还原氧化石墨烯、其制备方法及包含它的器件

说明书

提供一种还原氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：S1：提供一种基体；S2：在所述基体表面形成铜膜；S3：改进的Hummer法形成GO分散液；以及S4：将从S2步骤中得到的表面覆铜膜的基体浸没于所述氧化石墨烯分散液中一定时间后取出，在所述基体表面形成所述还原氧化石墨烯。还提供一种如上方法制备的还原氧化石墨烯、包括基体和形成基体上的石墨烯薄膜形成的热电薄膜、及包含该还原氧化石墨烯和该热电薄膜的器件。本发明可以形成高导电率石墨烯，同时可以在基体上制备大面积、连续的还原氧化石墨烯薄膜。同时，该方法过程简单、成本低、容易实现。

技术领域

本发明涉及还原氧化石墨烯，具体涉及还原氧化石墨烯制备方法、热电(TE)薄膜、其制备方法及包含该还原氧化石墨烯和热电薄膜的器件。

背景技术

石墨烯是一种新发现的二维材料，具有非凡的电气，机械和光学性能。石墨烯在纳米电子学，纳米光子学和新型传感器技术等许多应用领域变得具有吸引力，被认为是硅电子的有前途的替代品。石墨烯已被证明是韧性(包括双面的高拉伸强度)和化学稳定的材料，并且具有非常高的电子迁移率。这意味着基于石墨烯的产品在能源应用领域具有广泛的潜在应用。由于石墨烯的固有柔性，开发其在基板上的应用也是有利的。这些应用包括光子学，光电子学和有机电子学，例如在太阳能电池，发光二极管，触摸屏技术，光电检测器件和用于气体或液体中的分子分离的膜。

然而，目前，仅有有限的石墨烯转移到基板上的报道，并且大多数这些转移石墨烯使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为中间膜转移到基板上。化学气相沉积(CVD)法是在基板上制备大面积石墨烯薄膜的最有效方法，其工艺简单，成本低。化学方法可以将石墨烯牢固地固定在支撑表面上，其涂层厚度可以通过逐层反应进行调整，但是以较慢的速度为代价。胶合是一种快速的方法，它需要不到一个小时，但可能导致涂层在使用过程中破裂或脱落。热还原是还原氧化石墨烯膜的有效方法。然而，热还原工艺仍然无法有效连续生产大面积高质量的还原氧化石墨烯薄膜，主要的限制因素是：氧化石墨烯薄膜的热还原通常在保护气氛下缓慢加热，以确保其片材稳定的结构和快速的热还原导致快速去除氧化石墨烯的官能团释放出大量的气体，使得膜内部压力急剧增加导致薄膜完整性的大面积破坏并且层状结构的密度大大降低，从而严重影响其机械性能和应用。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种还原氧化石墨烯、其制备方法、热电薄膜、热电薄膜的制备方法及包含该热电薄膜的热电器件。

本发明一方面提供一种还原氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：S1：提供一种基体；S2：在所述基体表面形成2-30nm厚的铜膜；S3：将浓H₂SO₄、NaNO₃和石墨粉置于容器中，在冰浴条件下搅拌；然后将KMnO₄加入混合物中搅拌；之后将去离子水滴加到混合物中并同时搅拌得到黄褐色分散体系；用去离子水将黄褐色分散体系稀释，将H₂O₂滴入稀释的泥浆中直到黄褐色分散体系变成金黄色；待降温至室温后用去离子水离心洗涤至PH值到5-6，得到氧化石墨烯分散液；以及S4：将从S2步骤中得到的表面覆铜膜的基体浸没于所述氧化石墨烯分散液中一定时间后取出，在所述基体表面形成所述还原氧化石墨烯。

本发明的另一方面还提供一种通过上述方法制备的还原氧化石墨烯。

本发明的另一方面还提供一种包括上述还原氧化石墨烯的太阳能电池、超级电容器、发光二极管、触摸屏、光电检测器件或传感器。