表面的微觀形貌如圖3和4所示，特別地，在圖4中，可以透過石墨烯層內(nèi)看到內(nèi)部的高取向的碳納米管。
[0025]通過上述方法制得的具有三明治結(jié)構(gòu)的石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)200，由于使用了高取向的網(wǎng)絡(luò)碳納米管薄膜在中間支撐與搭接，提高了復(fù)合膜的導(dǎo)電性和力學(xué)性能。此復(fù)合膜可以轉(zhuǎn)移到PET、PDMS等透明柔性的基底上，作為一種透明、柔性的儲能材料。另外，通過在自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)20的表面蒸鍍金屬層，使得制備出來的石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)200中的石墨烯40與石墨烯40片層之間用自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)20支撐開來，這樣可使石墨烯40的比表面積明顯增加，可以直接生長出高比表面的石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合膜狀結(jié)構(gòu)，這種三明治多層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)大大提高了復(fù)合膜結(jié)構(gòu)的實(shí)際比表面積，可以直接作為超級電容器、鋰電池等儲能器件的電極材料。
[0026]為了更好的闡述本發(fā)明，以下提供一些石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法的具體實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例1
1.首先在銅箔上拉上一層可紡絲碳納米管薄膜，然后用乙醇蒸汽處理，使其可以更好的與銅箔接觸，之后再拉上一層與上一層正交的可紡絲碳納米管薄膜，并且同樣用乙醇蒸汽處理。
[0028]2.將上述拉上兩層可紡絲碳納米管薄膜的銅箔放入電子束蒸發(fā)設(shè)備中，抽真空，當(dāng)真空度為8.0X10 4pa以下的時候，在可紡絲碳納米管薄膜遠(yuǎn)離銅箔是另一表面蒸鍍上一層40nm的銅，形成基底。
[0029]3.取出基底，放入在管式爐中進(jìn)行退火和生長石墨烯處理，抽真空到0.lpa，
用氬氣充滿，然后再抽真空至0.1pa,通入氫氣(50sccm，通入30秒)，升溫至900°C，恒溫保持3h，之后緩慢降溫至300°C (在降溫的過程中通入氬氣50sCCm)。再通入甲烷氣體(50sccm，通入25s)升溫至900°C，恒溫生長30min，之后緩慢降溫至200°C以下(在降溫的過程中通入氬氣50sCCm。)，在銅箔和銅層上同時覆蓋石墨烯，形成基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，取出該樣品。
[0030]4.將上述樣品放入濃度為0.5mol/L的酸性FeCl3溶液中刻蝕，直到銅箔和銅層完全被刻蝕，得到石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，用PET基底采用提拉法將石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)放入去離子水中清洗若干次，放入干燥柜中干燥。
[0031]實(shí)施例2
1.首先在銅箔上拉上一層可紡絲碳納米管薄膜，然后用乙醇蒸汽處理，使其可以更好的與銅箔接觸，之后再拉上一層與上一層正交的可紡絲碳納米管薄膜，并且同樣用乙醇蒸汽處理。
[0032]2.將上述拉上兩層可紡絲碳納米管薄膜的銅箔放入電子束蒸發(fā)設(shè)備中，抽真空，當(dāng)真空度為8.0X10 4pa以下的時候，在可紡絲碳納米管薄膜遠(yuǎn)離銅箔是另一表面蒸鍍上一層60nm的銅，形成基底。
[0033]3.取出基底，放入在管式爐中進(jìn)行退火和生長石墨烯處理，抽真空到0.lpa，
用氬氣充滿，然后再抽真空至0.1pa,通入氫氣(50sccm，通入30秒)，升溫至950°C，恒溫保持2h，之后緩慢降溫至300°C (在降溫的過程中通入氬氣50sCCm)。再通入甲烷氣體(50sccm，通入25s)升溫至900°C，恒溫生長30min，之后緩慢降溫至200°C以下(在降溫的過程中通入氬氣50sCCm。)，在銅箔和銅層上同時覆蓋石墨烯，形成基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，取出該樣品。
[0034]4.將上述樣品放入濃度為0.5mol/L的酸性FeCl3溶液中刻蝕，直到銅箔和銅層完全被刻蝕，得到石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，用PET基底采用提拉法將石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)放入去離子水中清洗若干次，放入干燥柜中干燥。
[0035]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0036]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 制備一基底: 將一自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至一金屬箔表面，在所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述金屬箔的一表面覆蓋一金屬層； 在所述基底上生長石墨烯，形成基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)； 刻蝕處理所述基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，去除所述金屬箔和金屬層，得到所述石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)為至少兩層正交或其他不同方向交織的網(wǎng)絡(luò)狀可紡絲高取向碳納米管薄膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述可紡絲高取向碳納米管薄膜通過可紡絲碳納米管陣列拉膜制備。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，“將一自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至金屬箔表面”步驟具體為:在所述金屬箔上拉上至少兩層正交或其他不同方向交織的可紡絲高取向碳納米管薄膜，用有機(jī)溶劑處理，使所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)與所述金屬箔形成良好的接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨稀-碳納米管-石墨稀復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，“在所述碳納米管膜結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述金屬箔的一表面覆蓋金屬層”步驟具體為:通過物理氣相沉積方法在所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述金屬箔的一表面蒸鍍一層厚度為50~500nm的金屬層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨稀-碳納米管-石墨稀復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述金屬箔和金屬層的材質(zhì)相同，均為銅。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨稀-碳納米管-石墨稀復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，“形成基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)”步驟具體為:將所述的基底放入管式爐中，抽真空，通入H2，保持低壓環(huán)境，在700°C ~1000°C的溫度下退火處理1~3小時。然后再向管式爐中通入碳源氣體，在700°C ~1000°C的溫度下生長20~40分鐘，以在所述金屬箔和所述金屬層上覆蓋石墨烯，形成基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨稀-碳納米管-石墨稀復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述碳源氣體為甲烷或乙烯或乙炔。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨稀-碳納米管-石墨稀復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，“刻蝕處理所述基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)”步驟具體為:將所述基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)放入FeC13溶液中，使所述金屬箔和所述金屬層溶解。10.一種石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:彼此復(fù)合的自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)和石墨稀，其中，所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)為至少兩層正交或其他不同方向交織的網(wǎng)絡(luò)狀可紡絲高取向碳納米管薄膜構(gòu)成，所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)具有第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面，所述石墨烯完全覆蓋所述自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)的第一表面及第二表面。
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：制備一基底；將一自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至金屬箔表面，在所述碳納米管膜結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述金屬箔的一表面覆蓋金屬層；在所述基底上生長石墨烯，形成基底和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)；刻蝕處理所述基底和石墨烯的復(fù)合結(jié)構(gòu)，去除所述金屬箔和金屬層，得到所述石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用自支撐的碳納米管膜結(jié)構(gòu)和石墨烯彼此復(fù)合形成的石墨烯/碳納米管/石墨烯三明治結(jié)構(gòu)，使得石墨烯-碳納米管-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能都得到提升，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)中石墨烯的比表面積得到了很大的提升。
【IPC分類】C01B31/04, B82Y30/00, C01B31/02
【公開號】CN105036114
【申請?zhí)枴緾N201510451290
【發(fā)明人】李翔, 李達(dá), 朱四美, 徐建保, 李清文, 金赫華
【申請人】蘇州捷迪納米科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月29日