一种转移氟化石墨烯的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新材料领域，涉及一种转移氟化石墨烯的方法。
【背景技术】
[0002]氟化石墨烯作为石墨烯的新型衍生物，既保持了石墨烯高强度的性能，又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能。同时，氟化石墨烯耐高温、化学性质稳定，表现出类似聚四氟乙烯的性质，被称之为“二维特氟龙”。氟化石墨烯这些独特的性能使其在界面、新型纳米电子器件、润滑材料等领域具有广泛的应用前景。
[0003]目前，常规合成氟化石墨烯的一种方法是采用XeF2等氟化剂，对利用微机械剥离或者化学气相沉积转移的石墨烯进行氟化。由于这种方法对反应氛围和设备要求较高，反应较困难不易控制且有剧毒，极大地限制了此法的广泛应用。另一种方法是微机械剥离氟化石墨，利用商业化的氟化石墨为原料，采用廉价的N-甲基吡咯烷酮为插层试剂，通过简单的热和超声处理，实现了氟化石墨烯的转移。但是此法无法转移大面积的氟化石墨烯，且层数与氟化程度不可控。由于氟化石墨烯的应用前景非常广阔，因此寻找简便、环保、经济的转移方法非常紧迫。
[0004]为了利用氟化石墨烯的性质，需要对氟化石墨烯进行转移到所需的衬底上才能进行下一步的应用。因此转移便是制备出氟化石墨烯后首先需要考虑的问题，常规石墨烯的转移方法并不适用于氟化石墨烯，会产生更多缺陷以及还原氟化石墨烯。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种简便高效、易于控制的转移氟化石墨烯的方法。
[0006]本发明的转移氟化石墨烯的方法，包括如下步骤:
1)将石墨烯样品氟化，获得氟化石墨烯样品；
2)在氟化石墨烯样品上旋涂厚度为260-280nm的PMMA；
3)将2)处理后的样品在105~110°C保持3分钟；
4)将3)处理后的样品置于电解液中，以该样品原始衬底为阴极，以铂电极为阳极，在通电电压为1.37V的条件下对原始衬底进行剥离，所述的电解液为浓度2.5mol/L的NaOH溶液；剥离后，旋涂有PMMA的氟化石墨烯薄膜落入电解液中；
5)用载玻片将剥离原始衬底后的样品从电解液中捞起并置于去离子水中清洗，样品浸入去离子水后10秒内用目标衬底将样品从去离子水中捞起，吹干并竖立放置至完全干燥；
6)将5)处理后的样品浸入二氯甲烷中保持10~60秒，取出再浸入异丙醇中保持1~2分钟，取出后吹干，转移完成。
[0007]上述技术方案中，所述的原始衬底通常为铜箔。
[0008]所述的石墨烯可以为单层或多层。
[0009]本发明的转移方法可用于转移厘米级大尺寸的氟化石墨烯，并且不受石墨烯层数限制，经光电子能谱仪(XPS)和拉曼光谱仪等仪器测试表明，转移后的氟化石墨烯氟化程度高，氟化性质保存完好。与现有的转移方法相比，本发明的方法具有设备和工艺过程简便，可控性良好及成本低等优点，为氟化石墨烯的性质探宄以及氟化石墨烯器件的加工奠定了良好的基础，有利于推广应用及量产。
【附图说明】
[0010]图1为实施例中转移后的氟化石墨烯的C峰XPS表征图谱。
[0011]图2为实施例中转移后的氟化石墨烯的F峰XPS表征图谱。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0013]实施例1:
1)购得的石墨烯样品为铜箔上生长的单层石墨烯，取Ixlcm大小，采用XeFdt为氟化剂将其氟化，获得氟化石墨烯样品；
2)将其放在2吋大小的玻璃上使用PI胶带固定，使用500r/min5秒、4000r/min 60秒的速度均匀旋涂PMMA，PMMA厚度为:270nm ；
3)再将该样品在105摄氏度烘烤3分钟；
4)拆掉固定氟化石墨烯的胶带，并将贴胶带部分剪掉，保证氟化石墨烯均被PMMA覆盖。将稳压电源调至1.37V，以Pt电极为阳极，氟化石墨烯的铜箔为阴极，以浓度为2.5mol/L的NaOH溶液为电解液，可以看到氟化石墨烯与铜箔慢慢剥离开。
[0014]5)待完全剥离后，氟化石墨烯落入电解液中，使用载玻片将氟化石墨烯捞起放入去离子水中清洗，并于1s内用S12将氟化石墨烯捞起，用气枪将氟化石墨烯膜下的水分赶出，竖立放置干燥四到五个小时；
6)将5)获得的载有氟化石墨烯的S12样品浸泡入二氯甲烷10秒进行去胶操作，将氟化石墨烯上的PMMA去除，然后再浸入异丙醇中保持I分钟，去除二氯甲烷，取出后用气枪吹干，整个转移步骤完成，实现了将氟化石墨烯从铜箔转移至S1jf底上。
[0015]实施例2:
1)购得的石墨烯样品为铜箔上生长的单层石墨烯，取5x5mm大小，采用SF6等离子将其氟化，获得氟化石墨烯样品；
2)将其放在2吋大小的玻璃上使用PI胶带固定，使用500r/min5秒、4000r/min 60秒的速度均匀旋涂PMMA，PMMA厚度为:280nm ；
3)再将该样品在110摄氏度烘烤3分钟；
4)拆掉固定氟化石墨烯的胶带，并将贴胶带部分剪掉，保证氟化石墨烯均被PMMA覆盖。将稳压电源调至1.37V，以Pt电极为阳极，氟化石墨烯的铜箔为阴极，以浓度为2.5mol/L的NaOH溶液为电解液，可以看到氟化石墨烯与铜箔慢慢剥离开。
[0016]5)待完全剥离后，氟化石墨烯落入电解液中，使用载玻片将氟化石墨烯捞起放入去离子水中清洗，并于1s内用玻璃将氟化石墨烯捞起，用气枪将氟化石墨烯膜下的水分赶出，竖立放置干燥四到五个小时；
6)将5)获得的载有氟化石墨烯的玻璃样品浸泡入二氯甲烷60秒进行去胶操作，将氟化石墨烯上的PMMA去除，然后再浸入异丙醇中保持I分钟，去除二氯甲烷，取出后用气枪吹干，整个转移步骤完成，实现了将氟化石墨烯从铜箔转移至玻璃衬底上。
[0017]实施例3:
1)购得的石墨烯样品为铜箔上生长的多层石墨烯，取5x5mm大小，采用SF6等离子将其氟化，获得氟化石墨烯样品；
2)以将其放在2吋大小的玻璃上使用PI胶带固定，使用500r/min5秒，4000r/min 60秒的速度均匀旋涂PMMA，PMMA厚度为:260nm ；
3)再将该样品在110摄氏度烘烤3分钟；
4)拆掉固定氟化石墨烯的胶带，并将贴胶带部分剪掉，保证氟化石墨烯均被PMMA覆盖。将稳压电源调至1.37V，以Pt电极为阳极，氟化石墨烯的铜箔为阴极，以浓度为2.5mol/L的NaOH溶液为电解液，可以看到氟化石墨烯与铜箔慢慢剥离开。
[0018]5)待完全剥离后，氟化石墨烯落入电解液中，使用载玻片将氟化石墨烯捞起放入去离子水中清洗，并于1s内用铜网将氟化石墨烯捞起，用气枪将氟化石墨烯膜下的水分赶出，竖立放置干燥四个小时；
6)将5)获得的载有氟化石墨烯的铜网样品浸泡入二氯甲烷60秒进行去胶操作，将氟化石墨烯上的PMMA去除，然后再浸入异丙醇中保持2分钟，去除二氯甲烷，取出后用气枪吹干，整个转移步骤完成，实现了将氟化石墨烯从铜箔转移至铜网衬底上。
[0019]本实例转移后的氟化石墨烯的XPS图谱如图1、2所示，可以看出:在图1中结合能为288.6eV处观察到了一个峰值，证明转移之后仍有C-F键的存在，在图2中结合能为685.7eV处观察到了 Fls峰，以上均证明氟化石墨烯转移之后仍旧保持了原有的化学性质。
[0020]按照本发明的方法，根据石墨烯样品其石墨烯层数的不同可以转移得到不同层数的氟化石墨烯，同时保证了氟化石墨烯的完整性以及大尺寸。与其他方法相比具有周期短，不损失性能的优势，通过XPS测试可以得到本方法转移的氟化石墨烯F含量可以达到15%。
【主权项】
1.一种转移氟化石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将石墨烯样品氟化，获得氟化石墨烯样品； 2)在氟化石墨烯样品上旋涂厚度为260~280nm的PMMA； 3)将2)处理后的样品在105~110°C保持3分钟； 4)将3)处理后的样品置于电解液中，以该样品原始衬底为阴极，以铂电极为阳极，在通电电压为1.37V的条件下对原始衬底进行剥离，所述的电解液为浓度2.5mol/L的NaOH溶液； 5)用载玻片将剥离原始衬底后的样品捞起并置于去离子水中清洗，样品浸入去离子水后10秒内用目标衬底将样品从去离子水中捞起，吹干并竖立放置至完全干燥； 6)将5)处理后的样品浸入二氯甲烷中10~60秒，取出再浸入异丙醇中1~2分钟，取出后吹干，转移完成。2.根据权利要求1所述的转移氟化石墨烯的方法，其特征在于，所述的原始衬底为铜箔。3.根据权利要求1所述的转移氟化石墨烯的方法，其特征在于，所述的石墨烯为单层或多层。
【专利摘要】本发明公开了一种转移氟化石墨烯的方法，其主要步骤是将石墨烯样品氟化后，旋涂上PMMA，干燥后采用电化学的方法对氟化石墨烯与原始衬底进行剥离，之后采用目标衬底将氟化石墨烯捞起，去胶干燥，即完成转移过程。与现有的转移方法相比，本发明的方法具有设备和工艺过程简便，可控性良好及成本低等优点，为氟化石墨烯的性质探究以及氟化石墨烯器件的加工奠定了良好的基础，有利于推广应用及量产。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN104925800
【申请号】CN201510373559
【发明人】徐杨, 陆薇, 阿亚兹, 孟楠, 万霞, 程呈, 郭宏伟, 周翰铭, 王雪, 施添锦, 王 锋, 马玲玲, 刘雪梅, 李炜, 刘威
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月26日