CN105883781B

CN105883781B - 一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法

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Publication number: CN105883781B
Application number: CN201610133829.8A
Authority: CN
Inventors: 王祉豫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2018-10-30
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: CN105883781A

Abstract

本发明涉及一种制备大面积还原氧化石墨烯膜的方法，其制备过程是，以石墨粉末为原料制备生成氧化石墨烯的悬浮液；将氧化石墨烯的悬浮液通过喷涂或者刮涂均匀分散在基底表面制成氧化石墨烯膜；将氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜。本发明方法通过在热滚压下进行快速热处理以实现大面积还原氧化石墨烯膜的连续制备。此方法操作方便，工艺简洁灵活，大幅度降低了还原氧化石墨烯膜的生产成本，提高了生产效率，适用于工业化大规模生产。

Description

一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法

技术领域

本发明属于大面积二维材料膜制备技术领域，特别涉及一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法。

背景技术

新材料的发现与应用决定了人类在使用工具上的革新和突破。而近年来，由于一系列碳纳米材料的发现，人们预言一个新功能材料时代的来临——碳材料。其中，石墨烯一经问世就引起全世界科学技术领域的广泛关注，这项发现也在2010年获得了诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种由单层碳原子以SP²杂化轨道组成的六角形呈蜂巢晶格的二维材料，石墨烯理论上具有极佳的电学特性、热学特性、化学特性和力学性质，其潜在的应用范围包括透明电极、传感器、超级电容器、能源储存、过滤膜材料和多功能复合材料等。

随着石墨烯及类石墨烯材料制备方法的快速发展，由其组成的新功能材料也陆续开始出现。2007年《自然》杂志报道了一种由氧化石墨烯以接近于平行的方式堆积并互锁在一起的纳米尺寸的层状材料，这种氧化石墨烯膜材料具有极佳的机械性能。而将性质类似于石墨烯的还原氧化石墨烯以同样的方式堆叠起来形成的层状材料可以同时具有优良的机械性能和极佳的导电、导热和光学特性，所以这种还原氧化石墨烯膜具有更加广泛的实际应用前景。

如何有效的制备大面积还原氧化石墨烯膜是制约其发展的重要因素。由于氧化石墨烯的化学特性使得它的悬浮液更容易实现高浓度和高悬浮稳定性，所以在实际生产中一般常用的制备方法是先将氧化石墨烯制成膜，再进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜。热还原是一种有效的还原处理氧化石墨烯膜的方法，具有简洁、绿色环保等特点，更适用于大规模的工业化生产。然而，热还原方法至今还无法有效的连续制备大面积高质量的还原氧化石墨烯膜，其首要的限制因素是：热还原氧化石墨烯膜通常要在保护气氛下缓慢加热升温以保证其片层结构的稳定，而快速加温还原会导致氧化石墨烯的迅速脱官能团而释放出大量气体，使得膜的内部压力剧增而导致膜的大面积完整性的破坏以及层状结构致密度的大幅度降低，从而严重的影响其机械性能和应用。

发明内容

本发明的目的是要解决上述的快速加热还原过程中的技术问题,提供一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，本方法通过热滚压的方式，在加载压力条件下对氧化石墨烯膜进行快速连续热处理，具有科学合理，简单易行，绿色环保，成本低，且产品形貌、尺寸和结构可控等特点，能够满足大面积还原氧化石墨烯膜“卷到卷”工业化大规模生产的需要。

解决其技术问题采用的技术方案是，一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：

（1）以石墨粉末为原料制备生成氧化石墨烯的悬浮液；

（2）将氧化石墨烯的悬浮液通过喷涂或者刮涂均匀分散在基底表面制成氧化石墨烯膜；

（3）将氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜。

步骤（1）所述的氧化石墨烯的悬浮液为去离子水相悬浮液，或者有机相悬浮液，去离子水相悬浮液、有机相悬浮液的浓度控制在1-30mg/mL。

步骤（1）所述的氧化石墨烯的悬浮液采用化学氧化石墨粉末及液相剥离法包括Hummers法、改进的Hummers法、Brodie法或者Staudenmaier法。

步骤（2）所述的氧化石墨烯膜为膜、纸、箔或者类似的片层状材料；其厚度为1-500μm。

步骤（2）所述的基底所用材料为高分子材料、金属材料或者陶瓷材料；其中，基底采用的高分子材料为聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或者聚偏二氟乙烯；基底采用的金属材料为铜、铝、镍、铁、钴、锌、镁或者钨；基底采用的陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化钛或者氧化硅。

步骤（3）所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理是通过热滚压机实现。

步骤（3）所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理在空气或者保护气氛中进行，保护气体为不与氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯发生反应的气体，采用氮气、氦气或者氩气。

步骤（3）所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理，采用直接对独立的氧化石墨烯膜进行热滚压还原处理，或者选择将氧化石墨烯膜夹于保护层中间后再进行热滚压还原处理；所述的保护层采用耐热高分子膜或者金属箔；步骤（2）所述的基底或者同氧化石墨烯膜一起直接用于步骤（3）的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理。

步骤（3）中，在热滚压条件下进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜的具体步骤如下：

（a）使用热滚压机进行热滚压处理时，热滚与下板面的压力为1-20MPa，热滚温度为200-1000℃；

（b）将氧化石墨烯膜以0.5-60cm/min的速度导入热滚进行连续的热滚压还原处理；

（c）将还原的氧化石墨烯膜降温并导出。

本发明的有效益果是：

（1）采用一种直接将氧化石墨烯膜转化为还原氧化石墨烯膜的方法，该方法突出的实质性特点是，利用热滚压的方式在加载外部压力条件下快速热还原制备大面积还原氧化石墨烯膜；

（2）解决了制备大面积完整的还原氧化石墨烯膜的技术困难，并解决了现有技术中存在的高能耗、还原时间长、工艺复杂等问题，可用于实现大面积高质量的还原氧化石墨烯膜的高效率“卷到卷”的连续制备；

（3）具有科学合理，简单易行，绿色环保，成本低，产品形貌、尺寸和结构可控，适于工业化大规模生产。

附图说明

图1是本发明方法中对氧化石墨烯膜进行热滚压处理的示意图。

具体实施方式

本发明的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）以石墨粉末为原料制备生成氧化石墨烯的悬浮液；

所述步骤（1）中，所述的氧化石墨烯的悬浮液为去离子水相悬浮液，或者有机相悬浮液，去离子水相悬浮液、有机相悬浮液的浓度控制在1-30mg/mL，所述的有机溶剂包括乙醇（ethanol）、二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、四氢呋喃（THF）、二甲基亚砜（DMSO）、丙酮（Acetone）或者异丙醇（IPA）。

所述步骤（1）中，所述的氧化石墨烯的悬浮液采用化学氧化石墨粉末及液相剥离法制得，具有采用Hummers法、改进的Hummers法、Brodie法或者Staudenmaier法制得氧化石墨烯的悬浮液。

所述的Hummers法制备过程是，将石墨粉末与NaNO₃分别加入到浓硫酸中，并用冰浴冷却且快速搅拌，随后加入KMnO₄氧化石墨，之后用加入浓度为30%双氧水与过量的KMnO₄反应，然后用稀盐酸和大量的去离子水清洗并过滤得到氧化石墨，最后将氧化石墨进一步剥离形成氧化石墨烯，高速离心分离得到氧化石墨烯的悬浮液。

所述的改进的Hummers法制备过程是，将石墨粉末与K₂S₂O₈和P₂O₅分别加入到80℃的浓硫酸中进行预处理，然后将预处理后的石墨与KMnO₄一同加入到浓硫酸中进一步氧化，之后在溶液中加入浓度为30%的双氧水并用大量的浓度为10%的稀盐酸清洗得到氧化石墨；对氧化石墨用去离子水进行透析以去除剩余的酸和盐，直至透析液的pH值为6-7，最后对氧化石墨进一步剥离，高速离心分离得到氧化石墨烯的悬浮液。

所述的Brodie法制备的过程是，首先用浓硝酸处理石墨粉末，然后加入KClO₄进一步氧化石墨，之后用大量的水稀释、清洗并过滤得到氧化石墨，最后将氧化石墨进一步剥离形成氧化石墨烯，高速离心分离得到氧化石墨烯的悬浮液。

所述的Staudenmaier法制备的过程是，首先将石墨粉末加入到浓硝酸和浓硫酸的混合液中，然后加入KClO₄进一步氧化石墨，之后用大量的水稀释、清洗并过滤得到氧化石墨，最后将氧化石墨进一步剥离形成氧化石墨烯，高速离心分离得到氧化石墨烯的悬浮液。

所述步骤（2）中，所述的氧化石墨烯膜为膜、纸、箔或者类似的片层状材料；其厚度为1-500μm。

所述步骤（2）中，所述的基底所用材料为高分子材料、金属材料或者陶瓷材料；其中，基底采用的高分子材料为聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或者聚偏二氟乙烯；基底采用的金属材料为铜、铝、镍、铁、钴、锌、镁或者钨；基底采用的陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化钛或者氧化硅。

所述步骤（3）中，所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理是通过热滚压机实现。

所述步骤（3）中，所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理在空气或者保护气氛中进行，保护气体为不与氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯发生反应的气体，采用氮气、氦气或者氩气。

所述步骤（3）中，所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理，采用直接对独立的氧化石墨烯膜进行热滚压还原处理，或者选择首先将氧化石墨烯膜夹于保护层中间后再进行热滚压还原处理；所述的保护层采用耐热高分子膜或者金属箔；所述步骤（2）中，所述的基底或者同氧化石墨烯膜一起直接用于步骤（3）中的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理。

所述的保护层采用耐热高分子膜为聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、聚亚苯基、聚对二甲苯或者聚芳酯；所述的保护层采用金属箔为铜箔、铝箔、镍箔、不锈钢箔或者钨箔。

所述步骤（3）中，在热滚压条件下进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜的具体步骤如下：

（c）将还原的氧化石墨烯膜降温并导出。

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。首先应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明权利要求保护的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作出各种改动或修正，这些等价形式的发明同样依附或者隶属于本申请权利要求所限定的保护范围。

实施例1的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤为：

（1）采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，具体步骤为：将6g石墨粉末与5gK₂S₂O₈和5g P₂O₅分别加入到80℃的25mL的浓硫酸中进行预处理，然后将预处理后的石墨与30g KMnO₄一同加入到230mL浓硫酸中进一步氧化，之后在溶液中加入25mL浓度为30%的双氧水并用2L浓度为10%的稀盐酸清洗得到氧化石墨；对氧化石墨用去离子水进行透析以去除剩余的酸和盐，直至透析液的pH值为6-7；用探头超声在150W的功率下对氧化石墨进行机械剥离1小时，用旋转离心机在转速为3000rpm对氧化石墨烯的溶液进行离心处理，并分离上层溶液得到氧化石墨烯的悬浮液；

（2）将氧化石墨烯的悬浮液用旋转蒸发仪浓缩形成浓度为5-30mg/mL的氧化石墨烯溶胶，旋转速度采用100-120rpm，蒸发温度采用50-80℃；之后使用自动涂布机将氧化石墨烯溶胶均匀分散涂在铝箔表面，铝箔为长方形，长为50cm、宽为10cm，待溶胶自然干燥后形成氧化石墨烯膜，从铝箔上剥离得到独立的50cm×10cm的氧化石墨烯膜；

（3）将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm聚酰亚胺薄膜之间；调整热滚与下板面压力至1MPa，并将热滚升温至200℃，然后将用聚酰亚胺薄膜保护下的氧化石墨烯膜以5cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出并与聚酰亚胺薄膜分离，如图1所示。

实施例2的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例1的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm铜箔之间；调整热滚与下板面压力至10MPa，并将热滚升温至600℃，然后将用铜箔保护下的氧化石墨烯膜以20cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出并与铜箔分离，如图1所示。

实施例3的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例1的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm钨箔之间；调整热滚与下板面压力至20MPa，并将热滚升温至1000℃，然后将用钨箔保护下的氧化石墨烯膜以60cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出并与钨箔分离，如图1所示。

实施例4的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤为：

（1）采用 Hummers法制备氧化石墨烯，具体步骤为：将5g石墨粉末与3g NaNO₃分别加入到用冰浴冷却的150mL的浓硫酸中，然后缓慢向溶液中加入 18g KMnO₄，并控制反应温度保持在20℃以下，快速搅拌30min，然后将溶液升温至35℃并继续搅拌2小时，之后缓慢加入250mL的去离子水进行稀释，搅拌30min后加入700mL去离子水进一步稀释，之后在溶液中加入25mL浓度为30%的双氧水并用2L浓度为10%的稀盐酸清洗得到氧化石墨；对氧化石墨用去离子水进行透析以去除剩余的酸和盐，直至透析液的pH值为6-7；用探头超声在150W的功率下对氧化石墨进行机械剥离1小时，用旋转离心机在转速为3000rpm对氧化石墨烯的溶液进行离心处理，并分离上层溶液得到氧化石墨烯的悬浮液；

（2）将聚对苯二甲酸乙二酯薄膜用含3%氧气的氧气与氩气的混合气的等离子体处理30s，以提高其表面亲水性，然后将浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯的水和乙醇（体积比为1:2）混合分散液加入到连接有气泵的气动喷笔中，在15psi氮气压力下将溶液均匀喷射到聚对苯二甲酸乙二酯薄膜表面干燥后得到氧化石墨烯膜，将氧化石墨烯膜取下，裁剪为尺寸50cm×10cm的氧化石墨烯膜；

（3）将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm聚酰亚胺薄膜之间；调整热滚与下板面压力至2MPa，并将热滚升温至200℃，然后将用聚酰亚胺薄膜保护下的氧化石墨烯膜以10cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出并与聚酰亚胺薄膜分离。

实施例5的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例4的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：调整热滚与下板面压力至3MPa，并将热滚升温至300℃，然后将独立的氧化石墨烯膜直接以30cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原的氧化石墨烯膜导出。

实施例6的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例4的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm铜箔之间；调整热滚与下板面压力至5MPa，并将热滚升温至800℃，然后将用铜箔保护下的氧化石墨烯膜以50cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出并与铜箔分离，如图1所示。

实施例7的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤为：

（1）采用Brodie法制备形成氧化石墨烯，具体步骤为：将10g 石墨粉末加入到用冰浴冷却的200mL的浓硝酸中并不断搅拌，之后向溶液中加入80g的KClO₄对石墨粉末进一步氧化（KClO₄要非常缓慢的加入以防止***），之后在冰浴冷却下不断搅拌20小时，之后用1L的去离子水稀释，然后用大量的去离子水清洗并过滤得到氧化石墨；对氧化石墨用去离子水进行透析以去除剩余的酸和盐，直至透析液的pH值为6-7；用探头超声在150W的功率下对氧化石墨进行机械剥离1小时，用旋转离心机在转速为3000rpm对氧化石墨烯的溶液进行离心处理，并分离上层溶液得到氧化石墨烯的悬浮液；

（2）将氧化石墨烯的悬浮液用旋转蒸发仪浓缩形成浓度为5-30mg/mL的氧化石墨烯溶胶，旋转速度采用100-120rpm，蒸发温度采用50-80℃；之后使用自动涂布机将氧化石墨烯溶胶涂布分散在铜箔表面，铜箔为长方形，长为50cm，宽为10cm，待溶胶自然干燥后形成氧化石墨烯膜；

（3）将另一张尺寸为50cm×10cm的铜箔置于上述的氧化石墨烯膜上，形成上下两面铜箔保护氧化石墨烯膜的结构；调整热滚与下板面压力至10MPa，并将热滚升温至500℃，然后将用铜箔保护下的氧化石墨烯膜以2cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出，用0.2M的(NH4)₂S₂O₈的刻蚀液将上下两面的铜箔除去，如图1所示。

实施例8的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例7的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：将另一张尺寸为50cm×10cm的铜箔置于上述的氧化石墨烯膜上，形成上下两面铜箔保护氧化石墨烯膜的结构；调整热滚与下板面压力至12MPa，并将热滚升温至700℃，然后将用铜箔保护下的氧化石墨烯膜以15cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出，用0.2M的(NH4)₂S₂O₈的刻蚀液将上下两面的铜箔除去，如图1所示。

实施例9的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例7的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：将另一张尺寸为50cm×10cm的铜箔置于上述的氧化石墨烯膜上，形成上下两面铜箔保护氧化石墨烯膜的结构；调整热滚与下板面压力至16MPa，并将热滚升温至900℃，然后将用铜箔保护下的氧化石墨烯膜以25cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出，用0.2M的(NH4)₂S₂O₈的刻蚀液将上下两面的铜箔除去，如图1所示。

实施例10的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤为：

（1）采用Staudenmaier法制备形成氧化石墨烯，具体步骤为：将10g 石墨粉末加入到180mL浓硫酸和90mL浓硝酸的混合液中，用冰浴冷却下并不断搅拌，之后非常缓慢的向溶液中加入100g的KClO₄对石墨粉末进一步氧化，并在冰浴冷却下不断搅拌24小时，之后用1L的去离子水稀释，然后用大量的去离子水清洗并过滤得到氧化石墨；对氧化石墨用去离子水进行透析以去除剩余的酸和盐，直至透析液的pH值为6-7，然后将氧化石墨过滤并干燥；将氧化石墨粉末加入异丙醇（IPA）中，用探头超声在150W的功率下对氧化石墨进行机械剥离1小时，用旋转离心机在转速为3000rpm对氧化石墨烯的溶液进行离心处理，并分离上层溶液得到氧化石墨烯在异丙醇（IPA）中的悬浮液；

（2）将浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯的异丙醇悬浮液加入到连接有气泵的气动喷笔中，在15psi氮气压力下将溶液均匀喷射至预先加热到80℃的50cm×10cm的铜箔基底表面，干燥后得到氧化石墨烯膜；

（3）将另一张尺寸为50cm×10cm的铜箔置于上述的氧化石墨烯膜上，形成上下两面铜箔保护氧化石墨烯膜的结构；调整热滚与下板面压力至2MPa，并将热滚升温至600℃，然后将用铜箔保护下的氧化石墨烯膜以0.5cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出，并将还原氧化石墨烯膜与铜箔分离，如图1所示。

实施例11的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例10的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：从铜箔上剥离得到独立的50cm×10cm的氧化石墨烯膜，将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm镍箔之间，形成上下两面镍箔保护氧化石墨烯膜的结构；调整热滚与下板面压力至15MPa，并将热滚升温至800℃，然后将用镍箔保护下的氧化石墨烯膜以5cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出，并将还原氧化石墨烯膜与镍箔分离，如图1所示。

实施例12的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，制备步骤（1）和（2）与实施例10的步骤（1）和（2）相同；制备步骤（3）为：用0.2M的(NH4)₂S₂O₈的刻蚀液将铜箔除去得到独立的氧化石墨烯膜，将氧化石墨烯膜夹于两张60cm×20cm钨箔之间，形成上下两面钨箔保护氧化石墨烯膜的结构；调整热滚与下板面压力至20MPa，并将热滚升温至1000℃，然后将用钨箔保护下的氧化石墨烯膜以40cm/min的速度通过热滚进行热滚压还原处理，将还原氧化石墨烯膜导出，并将还原氧化石墨烯膜与钨箔分离，如图1所示。

Claims

1.一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：

(1)以石墨粉末为原料制备生成氧化石墨烯的悬浮液,所述的氧化石墨烯的悬浮液为去离子水相悬浮液；

(2)将氧化石墨烯的悬浮液通过喷涂或者刮涂均匀分散在基底表面制成氧化石墨烯膜；

(3)将氧化石墨烯膜夹于保护层中后在热滚压条件下进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜，所述的热滚压是在空气或惰性气氛中进行。

2.根据权利要求1所述的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，步骤(2)所述的氧化石墨烯膜为膜、纸、箔或者类似的片层状材料。

3.根据权利要求1所述的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，步骤(2)所述的基底所用材料为高分子材料、金属材料或者陶瓷材料；其中，基底采用的高分子材料为聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或者聚偏二氟乙烯；基底采用的金属材料为铜、铝、镍、铁、钴、锌、镁或者钨；基底采用的陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化钛或者氧化硅。

4.根据权利要求1所述的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，步骤(3)所述的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理是通过热滚压机实现。

5.根据权利要求1所述的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，步骤(3)所述的保护层采用耐热高分子膜或者金属箔；步骤(2)所述的基底或者同氧化石墨烯膜一起直接用于步骤(3)的氧化石墨烯膜在热滚压条件下进行还原处理。

6.根据权利要求1所述的一种大面积还原氧化石墨烯膜的制备方法，其特征是，步骤(3)中，在热滚压条件下进行还原处理得到还原氧化石墨烯膜的具体步骤如下：

(a)使用热滚压机进行热滚压处理时，热滚与下板面的压力为1-20MPa，热滚温度为200-1000℃；

(b)将氧化石墨烯膜夹于保护层中，以0.5-60cm/min的速度导入热滚进行连续的热滚压还原处理；

(c)将还原的氧化石墨烯膜降温并导出。