石墨烯、用于制備石墨烯的組合物和利用該組合物制備石墨烯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] -個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例涉及一種石墨烯、用于制備石墨烯的組合物和利用該 組合物制備石墨烯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如顯示裝置和太陽(yáng)能電池的各種電子裝置領(lǐng)域中正在積極地進(jìn)行新材料的發(fā) 展。具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)能夠取代主要用作電子裝置的透明電極的氧化銦錫（IT0)的新材料的 研究正在積極進(jìn)行。研究主要集中在這些新材料之中的含碳材料上，例如，碳納米管、金剛 石、石墨、石墨烯等。
[0003] 具體來(lái)說(shuō)，由于石墨烯在電傳導(dǎo)性和透明性方面優(yōu)異，因此已經(jīng)提出了制備石墨 烯的各種方法。制備石墨烯的方法主要可以分為用于制備石墨烯的機(jī)械方法和化學(xué)方法。 制備石墨稀的機(jī)械方法可以包括利用透明膠帶（scotch tape)使石墨稀與石墨樣品分離 的方法。利用透明膠帶的這種方法可以防止石墨烯的表面損壞，但是不適于擴(kuò)大石墨烯規(guī) 模。CVD方法是這樣一種方法，即，將氣相碳供給源注射到其中設(shè)有金屬催化劑的容器中，加 熱該容器，然后再次冷卻加熱的容器以使石墨烯片在金屬催化劑的表面上生長(zhǎng)。CVD方法 還可以包括去除金屬催化劑的步驟。在相關(guān)領(lǐng)域中用于去除金屬催化劑所通常使用的方法 (例如，用鹽溶液進(jìn)行蝕刻）會(huì)損壞石墨烯的表面，因此難以形成具有低薄層電阻值的石墨 烯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] -個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例包括具有低薄層電阻值的石墨烯、用于制備石墨烯的 組合物和利用該組合物制備石墨烯的方法。
[0005] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例，石墨烯包括含氮有機(jī)化合物。
[0006] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例，用于制備石墨烯的組合物包括含氮有機(jī)化合 物、氧化劑和酸。
[0007] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例，制備石墨烯的方法包括使用用于制備石墨烯的 組合物來(lái)?yè)诫s石墨烯以獲得摻雜的石墨烯，該組合物包括含氮有機(jī)化合物、氧化劑和酸。
[0008] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例，制備石墨烯的方法包括：在金屬催化劑的至少 一側(cè)上形成石墨烯；使用用于制備石墨烯的組合物同時(shí)去除金屬催化劑并且摻雜石墨烯， 該組合物包括含氮有機(jī)化合物、氧化劑和酸。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制備石墨烯的方法的圖；
[0010] 圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一示例性實(shí)施例的制備石墨烯的方法 的圖；
[0011] 圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一示例性實(shí)施例的制備石墨烯的方法 的圖；
[0012] 圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一示例性實(shí)施例的制備石墨烯的方法 的圖。
[0013] 最優(yōu)選的實(shí)施形態(tài)
[0014] 本發(fā)明的一實(shí)施例中公開(kāi)一種包括含氮有機(jī)化合物的石墨烯。
[0015] 所述含氮有機(jī)化合物是從取代或非取代的C2_C6。雜芳基中選擇的至少一種。
[0016] 所述含氮有機(jī)化合物是從取代或非取代的吡咯、取代或非取代的咪唑、取代或非 取代的吡唑、取代或非取代的吡啶、取代或非取代的吡嗪、取代或非取代的嘧啶、取代或非 取代的噠嗪、取代或非取代的吲哚、取代或非取代的喹啉、取代或非取代的苯并喹啉、取代 或非取代的苯并咪唑、取代或非取代的三嗪以及取代或非取代的咔唑中選擇的至少一種。
[0017] 所述含氮有機(jī)化合物是從以下物質(zhì)中選擇的至少一種：吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡 嗪、嘧啶、噠嗪、吲哚、喹啉、苯并喹啉、苯并咪唑、三嗪和咔唑；以及均取代有氘、鹵素原子、 甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基和叔丁基中的至少一者的吡咯、咪唑、吡唑、吡 啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、吲哚、喹啉、苯并喹啉、苯并咪唑、三嗪和咔唑。
[0018] 所述含氮有機(jī)化合物是從咪唑和苯并咪唑以及均取代有氘、甲基和乙基中的至少 一者的咪唑和苯并咪唑中選擇的至少一種。
[0019] 本發(fā)明的另一實(shí)施例中公開(kāi)一種用于制備石墨烯的組合物，所述組合物包括：含 氮有機(jī)化合物；氧化劑；以及酸。
[0020] 所述含氮有機(jī)化合物是從取代或非取代的C2_C6。雜芳基中選擇的至少一種。
[0021] 所述含氮有機(jī)化合物是從取代或非取代的吡咯、取代或非取代的咪唑、取代或非 取代的吡唑、取代或非取代的吡啶、取代或非取代的吡嗪、取代或非取代的嘧啶、取代或非 取代的噠嗪、取代或非取代的吲哚、取代或非取代的喹啉、取代或非取代的苯并喹啉、取代 或非取代的苯并咪唑、取代或非取代的三嗪以及取代或非取代的咔唑中選擇的至少一種。
[0022] 所述含氮有機(jī)化合物是從以下物質(zhì)中選擇的至少一種：吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡 嗪、嘧啶、噠嗪、吲哚、喹啉、苯并喹啉、苯并咪唑、三嗪和咔唑；以及均取代有氘、鹵素原子、 甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基和叔丁基中的至少一者的吡咯、咪唑、吡唑、吡 啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、吲哚、喹啉、苯并喹啉、苯并咪唑、三嗪和咔唑。
[0023] 所述含氮有機(jī)化合物是從咪唑和苯并咪唑以及均取代有氘、甲基和乙基中的至少 一者的咪唑和苯并咪唑中選擇的至少一種。
[0024] 所述氧化劑是從H202、（NH4) S20s、HC10和HC104中選擇的至少一種。
[0025] 所述酸是從H2S04、HN03、H 3P04、HC1和CH3C00H中選擇的至少一種。
[0026] 所述組合物包括0. 2wt %至10wt %的含氮有機(jī)化合物、lwt %至10wt %的氧化劑、 2wt %至30wt %的酸以及平衡溶劑。
[0027] 本發(fā)明的又一實(shí)施例，公開(kāi)一種方法，所述制備石墨烯的方法包括：使用用于制備 石墨烯的組合物來(lái)?yè)诫s石墨烯，以獲得摻雜的石墨烯，所述用于制備石墨烯的組合物包括 含氮有機(jī)化合物、氧化劑和酸。
[0028] 所述制備石墨烯的方法包括以下步驟：(a)將載體膜與石墨烯的一側(cè)結(jié)合；(b)使 用用于制備石墨烯的組合物來(lái)?yè)诫s石墨烯與所述載體膜的層疊件，以獲得摻雜的石墨烯， 所述用于制備石墨烯的組合物包括含氮有機(jī)化合物、氧化劑和酸；以及（C)將所述摻雜的 石墨烯轉(zhuǎn)移到靶膜上。
[0029] 所述制備石墨烯的方法包括：將靶膜與所述石墨烯的一側(cè)結(jié)合，然后使用所述用 于制備石墨烯的組合物來(lái)?yè)诫s所述石墨烯與所述靶膜的層疊件，以獲得摻雜的石墨烯。
[0030] 本發(fā)明的又一實(shí)施例中，公開(kāi)一種制備石墨烯的方法，所述方法包括：在金屬催化 劑的至少一側(cè)上形成石墨烯；使用用于制備石墨烯的組合物同時(shí)去除金屬催化劑并摻雜所 述石墨烯，以獲得摻雜的石墨烯，所述用于制備石墨烯的組合物包括含氮有機(jī)化合物、氧化 劑和酸。
[0031] 所述制備石墨稀的方法還包括：在金屬催化劑的至少一側(cè)上形成所述石墨稀，然 后在所述石墨烯的沒(méi)有形成金屬催化劑的一側(cè)上形成載體膜。
[0032] 所述制備石墨烯的方法還包括：使用用于制備石墨烯的組合物同時(shí)去除金屬催化 劑并摻雜所述石墨烯，以獲得摻雜的石墨烯，將所述摻雜的石墨烯轉(zhuǎn)移到靶膜上。
[0033] 所述制備石墨烯的方法包括以下步驟：
[0034] (a)在金屬催化劑的至少一側(cè)上形成石墨??；
[0035] (b)在所述石墨烯的沒(méi)有形成所述金屬催化劑的一側(cè)上形成載體膜；
[0036] (c)使用用于制備石墨烯的組合物同時(shí)去除金屬催化劑并摻雜所述石墨烯，以獲 得摻雜的石墨烯，所述用于制備石墨烯的組合物包括含氮有機(jī)化合物、氧化劑和酸；以及
[0037] (d)將所述摻雜的石墨烯轉(zhuǎn)移到靶膜上。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 在下文中，將更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的石墨烯、用于制 備石墨烯的組合物和利用該組合物制備石墨烯的方法。
[0039] 在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)"石墨烯"是指通過(guò)共價(jià)鍵（通常為sp2鍵）彼此連接 使得碳原子形成為二維膜形式的多個(gè)碳原子。組成石墨烯的碳原子形成作為基本重復(fù)單元 的六元環(huán)，但是可以另外包括五元環(huán)和/或七元環(huán)。根據(jù)可以包括在石墨烯中的五元環(huán)和 /或七元環(huán)的量，石墨烯的形式可以改變。石墨烯可以形成為單層，但多個(gè)單層可以層疊以 形成多層。這里，石墨稀層的最大厚度可以為大約l〇〇nm。
[0040] 在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)"用于制備石墨烯的組合物"是指去除用在石墨烯的制 備中的金屬催化劑的組合物和/或用在摻雜石墨烯中的組合物。
[0041] 本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)"層疊件"是指多個(gè)層，S卩，基于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性 實(shí)施例的制備石墨烯的方法的各步驟，除石墨烯之外，附加地包括一個(gè)或更多個(gè)金屬催化 劑、載體膜和靶膜的狀態(tài)。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的方面，石墨烯可以包括含氮有機(jī)化合物。含氮有機(jī)化合物是包 括氮原子的碳化合物，含氮有機(jī)化合物的類型沒(méi)有特別的限定，只要是可以降低石墨烯的 薄層電阻值即可。含氮有機(jī)化合物可以化學(xué)地和/或物理地結(jié)合到石墨烯的表面，并且可 以