【石墨烯的电解“鼓泡转移”(bubbling transfer)技术】 [编辑]

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实验简介

在Pt衬底上CVD生长的毫米量级石墨烯,用电解气泡转移方法,可无损地转移到其他目标衬底上。Pt衬底还可重复利用,继续生长石墨烯。

参考文献

1. L B Gao, W C Ren, H L Xu et al. Repeated Growth and Bubbling Transfer of Graphene with Millimetre-Size Single-Crystal Grains Using Platinum. Nature Communications, 2012, 3: 699~705
2. 黄曼等,《化学气相沉积法合成石墨烯的转移技术研究进展》 化学通报  2012年  第75卷

实验原理

Pt的金属活性较弱,在转移中不涉及任何的化学反应,因此,“鼓泡转移”法在保证不损坏Pt的情况下,也可以确保其不受限制地重复合成石墨烯;另外,也不会出现“基体刻蚀”法中经常出现的金属残留现象。“鼓泡转移”法使用典型的化学惰性金属基体,如Pt,Ru,Ir等。他们通过实验证实,此方法也适用于以Cu和Ni为基体的CVD法石墨烯的转移。不过不同于惰性金属Pt等的是,在“鼓泡转移”过程中Cu和Ni容易被氧化和轻微地溶解,这是由于他们与电解质之间高的化学反应活性引起的。因此,Cu和Ni上石墨烯的转移本质上是小部分“基体刻蚀”过程,而不是完整的无损转移过程。

安全性


                                            

主要试剂/材料

【石墨烯的电解“鼓泡转移”(bubbling transfer)技术】的实验步骤

第1步

Pt片上CVD生长了石墨烯,然后旋涂上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

第2步

搭建电解池,把上一步中的Pt/graphene/PMMA作为阴极,Pt箔为阳极,1M的NaOH为电解液。

第3步

通上直流电压后,随着在石墨烯和Pt之间出现大量的H2气泡,使得PMMA/graphene在几十秒之后便与Pt基体分离。电解鼓泡的时间取决于石墨烯的尺寸和所加直流电流的大小。例如,石墨烯薄膜为1×3 cm2 ,在电流为1A时,30s的鼓泡时间足以使PMMA/graphene薄膜从Pt上分离,此时电流密度为0.1-1 A/cm2, 相应的电解电压通常为5-15V。

第4步

将PMMA/graphene膜用蒸馏水洗净后转移至目标基底上,最后用丙酮除去表面的PMMA即完成了整个转移过程。

实验结果

此方法石墨烯具有高单晶性,只有0.8nm的褶皱高度,在常压下测得的载流子迁移率也比较高,为7,100 cm2 V-1 s-1。

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