CN102219389A - 利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜及其制备方法，涉及高度有序碳膜的制备方法。解决现有碳膜与基板结合差，制备工艺复杂、成本高，制备过程碳膜厚度难控制的问题。碳膜是以氧化石墨烯或其衍生物为原料，通过自组装成膜得到的。将氧化石墨烯或其衍生物分散至溶剂中得溶液，然后将基板浸入溶液中，在50～100℃的条件下恒温静置组装即可。本发明碳膜表面平整光滑、与基板结合力强，有良好的透光性能和较好的力学性能，模量为80～120GPa，硬度7～9Gpa；碳膜定向有序，沿基板表面取向，厚度为10nm～2μm。制备工艺可控、过程简洁，厚度可控。碳膜在电极材料、电子芯片、太阳能电池、高效催化领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高度有序碳膜及其制备方法。
背景技术
碳膜材料是一类有重要应用前景的膜材料，主要有类金刚石型和类石墨型两类，具有高强度、耐磨、耐腐蚀、光电性能优良等特点，广泛用作热保护材料、耐磨材料、光电功能膜以及高温半导体材料等领域。碳膜的制备技术包括物理气相沉积和化学气相沉积，如磁控溅射、离子束溅射，原子层沉积技术等和这些技术普遍存在沉积厚度难以控制、容易褶皱，内应力大，基板粘接强度不牢等问题，同时设备成本高、难均匀覆盖受保护材料表面等缺点。
目前定向碳膜主要有预拉伸的聚合物前驱体膜碳化制备获得，或者由化学气相沉积法(CVD)在催化剂表面生长，以及磁控溅射、等离子体溅射等物理沉积方法在基板上获得。其中碳化获得的薄膜存在气孔等缺陷，且平整性和厚度有关，通常难以获得高质量的定向碳膜。而化学或物理气相沉积法，设备昂贵且工艺条件要求严格，获得较厚的膜需要很长的沉积时间，且需要在特定的基板上才能获得良好定向的碳膜，这些缺点的存在影响了碳膜材料的广泛应用和使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有碳膜与基板结合差，制备工艺复杂、成本高，及制备过程中碳膜厚度难控制的问题，本发明提供了一种利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜及其制备方法。
本发明的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜，是以氧化石墨烯或其衍生物为原料，通过自组装成膜得到的，碳膜的电导率为1～103S/cm。
本发明的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将氧化石墨烯(或其衍生物)超声分散于分散介质中，得浓度为0.01～3mg/mL的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液，其中分散介质为水或者有机溶剂，氧化石墨烯衍生物是利用有机胺类或有机醇类对氧化石墨烯进行修饰制备得到的；二、将步骤一得的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液置于敞口容器中，然后将表面洁净的基板***氧化石墨烯(或其衍生物)溶液中，控制基板的顶端高出溶液液面，再将敞口容器置于50～100℃的条件下恒温静置，待溶液液面低于初始液面高度的三分之一时，取出基板，得表面具有碳膜的基板材料，其中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度大于45°；三、将步骤二得的表面具有碳膜的基板作还原处理，即在基板上获得碳膜，完成利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法。
本发明的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法中，步骤一中在将氧化石墨烯(或其衍生物)超声分散于分散介质中的同时，添加纳米粒子或者增强复合纳米颗粒，并自组装制备得到含有纳米粒子或者增强复合纳米颗粒的碳膜。所述纳米粒子或者增强复合纳米颗粒为半导体SeS，CdS，CdTe，Fe3O4，TiO2纳米晶或者量子点。所述纳米粒子或者增强复合纳米颗粒的粒径为1～20nm。
本发明步骤一中氧化石墨烯为市售产品，或者利用现有化学氧化法制备得到，其中现有化学氧化法为Humers法(浓硫酸+高锰酸钾)，臭氧、双氧水氧化法或者浓硫酸与氯酸钾结合氧化等方法。
本发明步骤一中所述氧化石墨烯衍生物的制备方法如下：向氧化石墨烯中加入等质量的有机胺类，搅拌均匀，然后在85～95℃的条件下保温反应60～180min，进行取代反应得氨基烃类修饰的氧化石墨烯衍生物；或者，向氧化石墨烯中加入等质量的有机醇类，搅拌均匀，然后在85～95℃的条件下保温反应60～150min，酯化反应后再加入稀酸催化，得脂肪醇侧基修饰的氧化石墨烯衍生物。以上制备得到的两种石墨烯衍生物经过水洗、过滤，可得到高纯度的石墨烯衍生物，进行自组装制备碳膜。
本发明步骤一得到的氧化石墨烯溶液为氧化石墨烯颗粒的溶液或者悬浮液的稳定体系。
本发明步骤二中基板为玻璃板、石英(SiO2)、氧化物陶瓷或者碳化硅陶瓷。基板可由其它形状的基底材料代替，如筒状、球形等具有光滑表面结构的物质。
本发明步骤三中所述还原处理为热还原：在惰性气体气氛中，将步骤二得的表面具有碳膜的基板在200～300℃的条件下保温3～5h，自然冷却至室温。
本发明步骤三中所述还原处理还可以为化学还原：将步骤二得的表面具有碳膜的基板置于还原性气体气氛或者肼溶液中，还原180～360min，即可。
本发明利用步骤二的自组装和步骤三中的还原处理，得到本发明的碳膜。本发明的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜表面平整光滑、有良好的透光性能和较好的力学性能，模量为80～120GPa，硬度7～9Gpa；碳膜定向有序，沿基板表面取向，厚度为10nm～2μm。
本发明的自组装法制备碳膜的方法可以在平板、球面、圆柱体等具有光滑表面结构的物质表面快速均匀生成定向性好、基体粘接强度高的碳膜表面，制备工艺可控性好、过程简洁，厚度可控。制备的碳膜表面光滑、有透光性能和较好的力学性能。
本发明的碳膜及其制备方法具有如下优点：
1)实验条件温和，过程绿色环保，可以获得良好性能的薄膜；
2)可以反复组装获得叠层；
3)复合材料结构规则有序，材料较致密；
4)方便在组装过程中混合加入其他纳米粒子或者改性成分增强复合材料的结构性能，获得
光电磁等新功能，拓宽材料的应用领域具有很好的技术基础；
5)制备得的碳膜与基板结合差，制备工艺简单、成本低。
本发明的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜在电极材料、电子芯片、太阳能电池、高效催化等多领域都有很广泛的应用前景。
附图说明
图1是具体实施方式二十二制备得到的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的X-射线光电子谱图；图2是具体实施方式二十二步骤二得到的表面具有碳膜的基板上的碳膜的扫描电子显微镜截面照片；图3是具体实施方式二十二步骤二得到的碳膜的放大2000倍的扫描电子显微镜照片；图4是具体实施方式二十二步骤二得到的碳膜的放大10000倍的扫描电子显微镜照片；图5是具体实施方式二十二得到的碳膜的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式为利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜，其是以氧化石墨烯或其衍生物为原料，通过自组装成膜得到的，碳膜的电导率为1～103S/cm，其中氧化石墨烯衍生物是利用有机胺类或有机醇类对氧化石墨烯进行修饰制备得到的。
本实施方式的碳膜表面平整光滑、有良好的透光性能和较好的力学性能，模量为80～120GPa，硬度7～9Gpa；碳膜定向有序，沿基板表面取向，厚度为50nm～2μm。
本实施方式中的氧化石墨烯原料为市售产品，或采用现有公开化学氧化法制备得到。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是碳膜的电导率为1×102～9×102S/cm。其它参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是碳膜的电导率为6×102S/cm。其它参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式为如具体实施方式一所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其是通过以下步骤实现的：一、将氧化石墨烯(或其衍生物)超声分散于分散介质中，得浓度为0.01～3mg/mL的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液，其中分散介质为水或者有机溶剂，氧化石墨烯衍生物是利用有机胺类或有机醇类对氧化石墨烯进行修饰制备得到的；二、将步骤一得的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液置于敞口容器中，然后将表面洁净的基板***氧化石墨烯(或其衍生物)溶液中，控制基板的顶端高出溶液液面，再将敞口容器置于50～100℃的条件下恒温静置，待溶液液面低于初始液面高度的三分之一时，取出基板，得表面具有碳膜的基板材料，其中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度大于45°；三、将步骤二得的表面具有碳膜的基板作还原处理，即在基板上获得碳膜，完成利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法。
本实施方式的制备工艺简单、成本低。本实施方式的自组装法制备碳膜的方法可以在平板、球面、圆柱体等具有光滑表面结构的物质表面快速均匀生成定向性好、基体粘接强度高的碳膜表面，制备工艺可控性好、过程简洁，厚度可控。制备的碳膜表面光滑、有透光性能和较好的力学性能。获得表面均匀碳膜镀层的基板。
本实施方式制备得到的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜表面平整光滑、有良好的透光性能和较好的力学性能，模量为80～120GPa，硬度7～9Gpa；碳膜定向有序，沿基板表面取向，厚度为10nm～2μm。碳膜的电导率为1～103S/cm。
本实施方式步骤一中所述的氧化石墨烯原料采用现有公开化学氧化法制备得到。步骤一中有机溶剂分散介质为乙醇，丙酮，二甲基甲酰胺，二甲亚砜等。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤一中所述氧化石墨烯是利用化学氧化法制备得到的，其中，化学氧化法为Humers法(浓硫酸+高锰酸钾)，臭氧、双氧水氧化法，或者浓硫酸与氯酸钾结合氧化等方法。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤一中氧化石墨烯衍生物的制备方法如下：向氧化石墨烯中加入等质量的有机胺类，搅拌均匀，然后在85～95℃的条件下保温反应60～180min，进行取代反应得氨基烃类修饰的氧化石墨烯衍生物；或者，向氧化石墨烯中加入等质量的有机醇类，搅拌均匀，然后在85～95℃的条件下保温反应60～150min，酯化反应后再加入稀酸催化，得脂肪醇侧基修饰的氧化石墨烯衍生物。其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。
本实施方式将制备得到的两种氧化石墨烯衍生物，依次进行水洗和过滤，并提纯后，制备成浓度为0.1～2mg/mL的溶液，备用。
本实施方式中所述有机胺类为十二胺、十六胺或者对氨基苯磺酰胺，所述有机醇类为丁醇、戊醇或者环己醇。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四、五或六不同的是步骤一中得浓度为0.5～2.5mg/mL的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液。其它步骤及参数与具体实施方式四、五或六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四、五或六不同的是步骤一中得浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液。其它步骤及参数与具体实施方式四、五或六相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式四、五或六不同的是步骤一中得浓度为1.5mg/mL的氧化石墨烯(或其衍生物)溶液。其它步骤及参数与具体实施方式四、五或六相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式四至九之一不同的是步骤二中将表面洁净的基板***氧化石墨烯(或其衍生物)溶液中，控制基板的顶端高出溶液液面的长度为基板的十分之一至九分之一。其它步骤及参数与具体实施方式四至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式四至十之一不同的是步骤二中将敞口容器置于60～90℃的条件下恒温静置。其它步骤及参数与具体实施方式四至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式四至十之一不同的是步骤二中将敞口容器置于80℃的条件下恒温静置。其它步骤及参数与具体实施方式四至十之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式四至十二之一不同的是步骤二中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度为45°～90°。其它步骤及参数与具体实施方式四至十二之一相同。
本实施方式中更优的是步骤二中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度为60°～90°。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式四至十三之一不同的是步骤二中基板为玻璃板、石英(SiO2)、氧化物陶瓷或者碳化硅陶瓷。其它步骤及参数与具体实施方式四至十三之一相同。
本实施方式中基板可由其它形状的基底材料代替，如筒状、球形等具有光滑表面结构的物质。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式四至十四之一不同的是步骤三中所述还原处理为热还原：在惰性气体气氛中，将步骤二得的表面具有碳膜的基板在200～300℃的条件下保温3～5h，自然冷却至室温。其它步骤及参数与具体实施方式四至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十五不同的是步骤三中所述还原处理为热还原：在惰性气体气氛中，将步骤二得的表面具有碳膜的基板在250℃的条件下保温4h，自然冷却至室温。其它步骤及参数与具体实施方式十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式四至十四之一不同的是步骤三中所述还原处理还可以为化学还原：将步骤二得的表面具有碳膜的基板置于还原性气体气氛或者肼溶液中，还原180～360min，即可。其它步骤及参数与具体实施方式四至十四之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十七不同的是步骤三中所述还原处理还可以为化学还原：将步骤二得的表面具有碳膜的基板置于还原性气体气氛或者肼溶液中，还原240min，即可。其它步骤及参数与具体实施方式十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式四至十八之一不同的是步骤一中在将氧化石墨烯(或其衍生物)超声分散于分散介质中的同时，添加纳米粒子或者增强复合纳米颗粒。其它步骤及参数与具体实施方式四至十八之一相同。
本实施方式中添加的纳米粒子或者增强复合纳米颗粒的质量是氧化石墨烯(或其衍生物)质量的1％～10％。
本实施方式自组装制备得到含有纳米粒子或者增强复合纳米颗粒的碳膜。使得到的碳膜获得光、电、磁等新功能，拓宽材料的应用领域具有很好的技术基础。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十九不同的是所述纳米粒子或者增强复合纳米颗粒为半导体SeS，CdS，CdTe，Fe3O4，TiO2纳米晶或者量子点。其它步骤及参数与具体实施方式十九相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式十九不同的是所述纳米粒子或者增强复合纳米颗粒的粒径为1～20nm。其它步骤及参数与具体实施方式十九相同。
具体实施方式二十二：本实施方式为利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其是通过以下步骤实现的：一、将氧化石墨烯衍生物超声分散于分散介质中，得浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯衍生物溶液，其中分散介质为水，氧化石墨烯衍生物的制备方法如下：向氧化石墨烯中加入等质量的十二胺，搅拌均匀，然后在90℃的条件下保温反应120min，进行取代反应得氨基十二烷基修饰的氧化石墨烯衍生物；二、将步骤一得的氧化石墨烯衍生物溶液置于敞口容器中，然后将表面洁净的玻璃板***氧化石墨烯衍生物溶液中，控制基板的顶端高出溶液液面，再将敞口容器置于80℃的条件下恒温静置，待溶液挥发完毕时，取出基板，得表面具有碳膜的基板材料，其中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度为90°；三、将步骤二得的表面具有碳膜的基板作热还原处理：在惰性气体气氛中，将步骤二得的表面具有碳膜的基板在250℃的条件下保温4h，自然冷却至室温，即在基板上获得碳膜，完成利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法。
本实施方式步骤一中氧化石墨烯为市售产品。
本实施方式步骤二中表面洁净的玻璃板的清洁方式为：a、用丙酮超声清洗玻璃板表面的油性物质，超声时间为20min；b、将经步骤a处理后的玻璃板在40～60℃条件下，用10wt.％铬酸溶液或酸性高锰酸钾溶液浸泡5～10min，除去玻璃板上还原性物质及多余有机物；c、在蒸馏水中超声清洗20min，更换蒸馏水重复超声清洗2～3次，然后干燥即可。
本实施方式制备得到的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的X-射线光电子谱图如图1所示，可知，主要由碳组成，并有少量的氧存在，这是由于空气中的氧吸附造成的，同时碳膜里面也有少量的含氧官能团。
本实施方式步骤二得到的表面具有碳膜的基板上的碳膜的扫描电子显微镜截面照片，如图2所示，可见，碳膜致密，厚度为500nm。
本实施方式步骤二得到的表面具有碳膜的基板上的碳膜的放大2000倍的扫描电子显微镜照片如图3所示，放大10000倍的扫描电子显微镜照片如图4所示，可见，碳膜表面表面平整光滑、碳膜定向有序，沿基板表面取向。
本实施方式步骤三经还原得到的碳膜的扫描电子显微镜照片如图5所示，可见，经还原处理后的碳膜表面更加致密，更加平整光滑。
对本实施方式在基板上获得的碳膜进行力学性能测试，测试方法为：纳米压痕法测量，使用三棱锥形的Berkovich金刚石压头，应变率0.05s-1，速率为5nm/s，压痕深度为0.4微米。测试得到本实施方式的碳膜的模量为120Gpa，硬度为8.5Gpa；透光性好。
对本实施方式在基板上获得的碳膜进行电导率性能测试，测试方法为：二电极法或者四电极法测量。测试得到碳膜的电导率为6×102S/cm。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式二十二不同的是步骤一中将氧化石墨烯超声分散于分散介质中，得浓度为3mg/mL的氧化石墨烯溶液，其中分散介质为水。其它步骤及参数与具体实施方式二十二相同。
本实施方式在玻璃板基底上制备得到的碳膜的厚度为2μm。
采用具体实施方式二十二所述的测试方法测试碳膜的力学性能和电导率性能，测试结果为：碳膜的模量为80GPa，硬度为7GPa；电导率为100S/cm。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式二十二不同的是步骤一中将氧化石墨烯衍生物超声分散于分散介质中，得浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯衍生物溶液，其中分散介质为水，氧化石墨烯衍生物的制备方法如下：向氧化石墨烯中加入等质量的丁醇，搅拌均匀，然后在90℃的条件下保温反应120min，进行取代反应得丁氧基修饰的氧化石墨烯衍生物。其它步骤及参数与具体实施方式二十二相同。
本实施方式在玻璃板基底上制备得到的碳膜的厚度为100nm。
采用具体实施方式二十二所述的测试方法测试碳膜的力学性能和电导率性能，测试结果为：碳膜的模量为100GPa，硬度为8GPa；电导率为600S/cm。
具体实施方式二十五：本实施方式为利用氧化石墨烯衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其是通过以下步骤实现的：一、将氧化石墨烯衍生物和10～20nm的Fe3O4纳米晶纳米粒子超声分散于分散介质中，得浓度为3mg/mL的氧化石墨烯衍生物混合溶液，其中分散介质为水，氧化石墨烯衍生物的制备方法如下：向氧化石墨烯中加入等质量的十二胺，搅拌均匀，然后在90℃的条件下保温反应120min，进行取代反应得氨基十二烷基修饰的氧化石墨烯衍生物；二、将步骤一得的氧化石墨烯衍生物混合溶液置于敞口容器中，然后将表面洁净的玻璃板***氧化石墨烯衍生物溶液中，控制基板的顶端高出溶液液面，再将敞口容器置于80℃的条件下恒温静置，待敞口容器中溶液的液面低于初始液面高度的三分之一时，取出基板，得表面具有碳膜的基板材料，其中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度为90°；三、将步骤二得的表面具有碳膜的基板作热还原处理：在惰性气体气氛中，将步骤二得的表面具有碳膜的基板在250℃的条件下保温4h，自然冷却至室温，即在基板上获得碳膜，完成利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法。
本实施方式步骤一中10～20nm的Fe3O4纳米晶纳米粒子质量是氧化石墨烯衍生物质量的5％～8％。
本实施方式制备得到的碳膜具有铁磁性，在磁性记录介质、磁性器件和磁性传感器等领。
Claims (10)
1.利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜，其特征在于利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜，其是以氧化石墨烯或其衍生物为原料，通过自组装成膜得到的。
2.根据权利要求1所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜，其特征在于碳膜的电导率为1～103S/cm。
3.如权利要求1所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将氧化石墨烯或其衍生物超声分散于分散介质中，得浓度为0.01～3mg/mL的氧化石墨烯或其衍生物溶液，其中分散介质为水或者有机溶剂，氧化石墨烯衍生物是利用有机胺类或有机醇类对氧化石墨烯进行修饰制备得到的；二、将步骤一得的氧化石墨烯或其衍生物溶液置于敞口容器中，然后将表面洁净的基板***氧化石墨烯或其衍生物溶液中，控制基板的顶端高出溶液液面，再将敞口容器置于50～100℃的条件下恒温静置，待溶液液面高度降低至低于初始液面高度的三分之一时，取出基板，得表面具有碳膜的基板材料，其中恒温静置过程中保持基板与水平面的角度大于45°；三、将步骤二得的表面具有碳膜的基板作还原处理，即在基板上获得碳膜，完成利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法。
4.根据权利要求3所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于步骤一中所述氧化石墨烯是利用化学氧化法制备得到的，其中化学氧化法为Humers法，臭氧、双氧水氧化法，或者浓硫酸与氯酸钾结合氧化方法。
5.根据权利要求3或4所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于步骤一中氧化石墨烯衍生物的制备方法如下：向氧化石墨烯中加入等质量的有机胺类，搅拌均匀，然后在85～95℃的条件下保温反应60～180min，进行取代反应得氨基烃类修饰的氧化石墨烯衍生物；或者，向氧化石墨烯中加入等质量的有机醇类，搅拌均匀，然后在85～95℃的条件下保温反应60～150min，酯化反应后再加入稀酸催化，得脂肪醇侧基修饰的氧化石墨烯衍生物。
6.根据权利要求3或4所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于步骤一中得浓度为0.5～2.5mg/mL的氧化石墨烯或其衍生物溶液。
7.根据权利要求3或4所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于步骤一中得浓度为1～2mg/mL的氧化石墨烯或其衍生物溶液。
8.步根据权利要求3或4所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于骤三中所述还原处理为热还原：在惰性气体气氛中，将步骤二得的表面具有碳膜的基板在200～300℃的条件下保温3～5h，自然冷却至室温。
9.根据权利要求3或4所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于步骤三中所述还原处理还可以为化学还原：将步骤二得的表面具有碳膜的基板置于还原性气体气氛或者肼溶液中，还原180～360min，即可。
10.根据权利要求3或4所述的利用氧化石墨烯或其衍生物自组装获得的碳膜的制备方法，其特征在于步骤一中在将氧化石墨烯或其衍生物超声分散于分散介质中的同时，添加纳米粒子或者增强复合纳米颗粒。
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