CN102166844B - 一种石墨烯/氧化石墨烯复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种石墨烯/氧化石墨烯复合膜，由石墨烯层和氧化石墨烯层组成，每层厚度在50纳米-1毫米之间；制备方法为：将氧化石墨烯溶液置于容器中过滤或蒸发获得成氧化石墨烯膜，将石墨烯溶液置于装有氧化石墨烯膜的容器中，经过过滤或蒸发获得石墨烯/氧化石墨烯复合膜。该膜具有很好的机械性能，同时对于温度或湿度具有很强的响应特性，该特性使得石墨烯/氧化石墨烯的复合膜可以应用在微执行器或传感器上。
Description
技术领域
本发明属于石墨稀材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯/氧化石墨烯复合膜及其制备方法。
背景技术
碳纳米管和石墨烯的出现已经刺激了人们将其物理和力学性质应用于器件的极大兴趣。理论上和实验上已证实它们具有很高的硬度和强度。另外还具有很高的电导率和热导率。独特的力学和物理性质使它们在各式各样的器件中得到了广泛的研究。
许多研究小组在碳纳米管的微执行器方面取得了显著成果，但基于全石墨烯材料的微执行器及传感器方面的研究相对较少，Small 2009, 6, 210介绍了一种包括碳纳米管/氧化石墨烯复合膜的材料，此材料显示出良好的温湿度感应性能。但碳纳米管层是由纳米线材料组成，而氧化石墨烯层是由纳米薄片材料组成，因而两层材料的结合性差，电导率不高。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术存在的两层材料的结合性差的缺点，本发明的目的是提供一种石墨烯/氧化石墨烯复合膜及其制备方法，由于两层材料均为石墨烯基材料，制备的复合膜结合性好。
技术方案：一种石墨烯/氧化石墨烯复合膜，由石墨烯层和氧化石墨烯层复合而成，每层厚度在50纳米-1毫米之间。
制备所述的石墨烯/氧化石墨烯复合膜的制备方法，具体步骤为：
第一步：取氧化石墨1质量份溶于10～100000质量份溶剂中，超声或搅拌0.2～5小时，获得氧化石墨烯溶液。所述溶剂为水、酒精或氯仿中的任意一种。
第二步：将氧化石墨烯溶液置于容器中过滤或蒸发获得成氧化石墨烯膜。过滤方式为负压抽滤或常压过滤中。所述蒸发方的式为常压蒸发或负压蒸发；所述蒸发的温度范围为0-100摄氏度。常压的含义为一个大气压。
第三步：取质量份10～100000的石墨烯溶液置于装有氧化石墨烯膜的容器中，经过过滤或蒸发获得石墨烯/氧化石墨烯复合膜。所述石墨烯的组成中碳比氧的原子比大于3。所述石墨烯溶液的质量百分比浓度为0.01%~10%。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下特点：
本发明利用抽滤或蒸发法得到了石墨烯/氧化石墨烯的复合膜，该膜具有很好的机械性能，同时对于温度或湿度具有很强的响应特性，且由于高温或高湿度而导致的卷曲力相当大；不同的温度或湿度导致的卷曲程度也不一样大。另外当温度或湿度降低时，该膜渐渐的展平，具有很好的可重复性。该特性使得石墨烯可以应用在微执行器或传感器上。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，图中1为石墨烯层，2为氧化石墨烯层。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的描述：
一种石墨烯/氧化石墨烯复合膜，由石墨烯层1和氧化石墨烯层2复合而成，每层厚度在50纳米-1毫米之间。
实施例1
第一步，称取0.01克氧化石墨，放入盛有1000克水的烧杯中，超声30分钟，得到均匀的氧化石墨溶液。
第二步，将所得氧化石墨烯水溶液置于抽滤设备中，利用负压抽虑，获得氧化石墨烯膜。
第三步，取碳氧比为5、质量浓度为0.02%（石墨烯）的石墨烯氯仿溶液100克置于上述装有氧化石墨烯膜的抽滤装置中，利用负压抽滤，获得石墨烯/氧化石墨烯膜，两层膜的厚度均为10微米。经过测试，该膜对温湿度的响应时间均小于1秒，可重复弯曲伸展1000次以上。
实施例2
第一步，称取1克氧化石墨，放入盛有10克酒精的烧杯中，超声5h，得到均匀的氧化石墨溶液。
第二步，将所得氧化石墨烯酒精溶液置于玻璃培养皿中常压蒸发，蒸发温度100摄氏度，获得氧化石墨烯膜。
第三步，取碳氧比为20、质量浓度为10%（石墨烯）的石墨烯水溶液10克置于上述装有氧化石墨烯膜的培养皿中，利用负压蒸发，获得石墨烯/氧化石墨烯膜，两层膜的厚度分别为0.8毫米和0.4毫米。经过测试，该膜对温湿度的响应时间均小于1.5秒，可重复弯曲伸展1000次以上。
实施例3
第一步，称取0.5克氧化石墨，放入盛有50克氯仿的烧杯中，超声10分钟，得到均匀的氧化石墨溶液。
第二步，将所得氧化石墨烯氯仿溶液置于常压过滤器中，获得氧化石墨烯膜。
第三步，取碳氧比为50、质量浓度为1%（石墨烯）的石墨烯酒精溶液10克置于上述装有氧化石墨烯膜的过滤器中，利用常压蒸发，获得石墨烯/氧化石墨烯膜，两层膜的厚度分别为100微米和50微米。经过测试，该膜对温湿度的响应时间均小于0.8秒，可重复弯曲伸展1000次以上。
Claims (5)
1.制备石墨烯/氧化石墨烯复合膜的方法，其特征在于，具体步骤为：
第一步：取氧化石墨烯1质量份溶于10～100000质量份溶剂中，超声或搅拌0.2～5小时，获得氧化石墨烯溶液；
第二步：将氧化石墨烯溶液置于容器中过滤或蒸发获得氧化石墨烯膜；
第三步：取质量份10～100000的石墨烯溶液置于装有氧化石墨烯膜的容器中，经过过滤或蒸发获得石墨烯/氧化石墨烯复合膜，所述石墨烯/氧化石墨烯复合膜，由石墨烯层（1）和氧化石墨烯层（2）复合而成，每层厚度在50纳米-1毫米之间。
2.如权利要求1所述制备石墨烯/氧化石墨烯复合膜的方法，其特征在于：步骤一中溶剂为水、酒精或氯仿中的任意一种。
3.如权利要求1所述制备石墨烯/氧化石墨烯复合膜的方法，其特征在于：过滤方式为负压抽滤或常压过滤。
4.如权利要求1所述制备石墨烯/氧化石墨烯复合膜的方法，其特征在于：蒸发方式为常压蒸发或负压蒸发，蒸发温度范围为0-100摄氏度。
5.如权利要求1所述制备石墨烯/氧化石墨烯复合膜的方法，其特征在于：石墨烯中碳比氧的原子比大于3；石墨烯溶液的质量百分比浓度为0.01%~10%。
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