本發(fā)明屬于石墨烯薄膜改性技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種提高石墨烯膜表面親水性的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜材料，具有許多潛在的應(yīng)用，例如用在柔性電子、高效晶體管以及新型傳感器等方面。為了進一步加大石墨烯材料的應(yīng)用，人們需要解決許多難題，主要包括大規(guī)模量產(chǎn)以及在不同的環(huán)境中仍要保持其獨特性質(zhì)的技術(shù)問題等。Yang等人經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)單層石墨烯的水接觸角為92.5°，這一性質(zhì)嚴(yán)重限制其親水性及其相關(guān)應(yīng)用。Koratkar等人通過研究發(fā)現(xiàn)采用控制石墨烯片表面的粗糙度和表面化學(xué)能可以調(diào)整石墨烯的接觸角從而增加其親水性(Rafiee J,Rafiee M A,Yu Z Z,et al.Superhydrophobic tosuperhydrophilic wetting control in graphene films[J].Advanced materials,2010,22(19):2151-2154.)。

然而，該現(xiàn)有技術(shù)中的石墨烯片是從石墨中剝離下來的，在該剝離的過程中需要通過氧化處理使石墨烯片表面帶有羧基、羥基等官能團，這種方法需要引入一些強氧化劑，對環(huán)境有一定破壞性，此外，文獻中還提到，只是氧化處理這一步驟就要經(jīng)過96小時，加上后續(xù)的其他步驟，說明實驗周期比較長。因此，有關(guān)增強石墨烯片親水性的現(xiàn)有技術(shù)仍然存在較多缺陷，使得石墨烯材料的應(yīng)用大大受限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高石墨烯膜表面親水性的方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中提高石墨烯膜表面親水性的方法操作復(fù)雜、耗時長、污染環(huán)境，進而使得石墨烯應(yīng)用受限的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

提供一種提高石墨烯膜表面親水性的方法，包括以下步驟：1)配置表面活性劑溶液；以及2)將石墨烯薄膜與襯底的結(jié)合體在所述表面活性劑溶液中放置一定時間。

所述步驟1)中的表面活性劑溶液由陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑以及非離子表面活性劑中的一種溶解于一溶劑中配置而成。

所述表面活性劑包括：十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨或聚環(huán)氧乙烷基銨。

所述溶劑是去離子水或熱乙醇。

所述步驟1)中的表面活性劑溶液的濃度為0.1～150g/L。

所述步驟2)中將石墨烯薄膜和襯底的結(jié)合體在所述表面活性劑溶液中放置的時間根據(jù)所述表面活性劑溶液濃度的不同而不同。

所述步驟2)是將石墨烯薄膜和襯底的結(jié)合體浸沒到所述表面活性劑溶液中。

所述步驟2)中的襯底選自：Si/SiO₂，玻璃，藍(lán)寶石，金屬，云母，聚四氟乙烯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚酰亞胺中的一種。

優(yōu)選地，所述表面活性劑溶液是1g/L的十二烷基硫酸鈉溶液。

所述石墨烯薄膜通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)在襯底上生長獲得。

根據(jù)本發(fā)明所提供的方法，其工作原理為：利用表面活性劑的親水疏水基團實現(xiàn)對石墨烯膜表面的親疏水性的調(diào)節(jié)。由于表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩親性，一端為親水基團，另一端為疏水基團。當(dāng)石墨烯薄膜浸沒到表面活性劑溶液中，表面活性劑的疏水基團能夠吸附在同樣具有疏水性的石墨烯膜界面，從而使石墨烯薄膜表面因為表面活性劑的親水基團而具有親水性。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，其相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下顯著的優(yōu)越性：

首先，通過將石墨烯膜浸入表面活性劑溶液中短短數(shù)秒鐘的時間即可簡單快速地提高石墨烯膜的親水性，相比現(xiàn)有技術(shù)中超過96小時的處理時間，實驗周期顯著縮短，大大節(jié)約了時間成本，并且操作簡單，節(jié)省了人工成本、材料成本；

其次，該方法還具有環(huán)境友好性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中所采用的具有一定環(huán)境污染的氧化處理操作，而且所使用的表面活性劑溶液對環(huán)境沒有破壞作用，因此適宜大幅推廣；

再次，根據(jù)本發(fā)明提供的方法不受石墨烯膜尺寸的限制；

最后，由于提高了石墨烯膜的親水性，還進一步擴大了石墨烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1示出了轉(zhuǎn)移到Si/SiO₂襯底上的石墨烯膜在表面活性劑處理前后的親疏水性，其中，a)為處理前，b)為處理后；

圖2示出了生長在銅襯底上的石墨烯膜(不轉(zhuǎn)移)在表面活性劑處理前后的親疏水性，其中，a)為處理前，b)為處理后；

圖3示出了轉(zhuǎn)移到PI膜上的石墨烯膜在表面活性劑處理前后的親疏水性，其中，a)為處理前，b)為處理后。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明做進一步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。

實施例1：

配置十二烷基硫酸鈉溶液：稱取0.1g十二烷基硫酸鈉，倒入100ml水溶液中，配置濃度為1g/L的溶液并不斷攪拌，直到十二烷基硫酸鈉完全溶解。

將Si/SiO₂和石墨烯的結(jié)合體浸沒到表面活性劑十二烷基硫酸鈉溶液中靜置60s，取出并吹干，所得到的石墨烯呈現(xiàn)親水性，如圖1所示。

實施例2：

配置十二烷基硫酸鈉溶液：稱取1g十二烷基硫酸鈉，倒入100ml水溶液中，配置濃度為10g/L的溶液并不斷攪拌，直到十二烷基硫酸鈉完全溶解。

在銅上生長的石墨烯膜不經(jīng)過轉(zhuǎn)移，直接浸沒到表面活性劑十二烷基硫酸鈉溶液中靜置60s，取出并吹干，所得到的石墨烯呈現(xiàn)親水性，如圖2所示。

實施例3：

配置十二烷基硫酸鈉溶液：稱取0.1g十二烷基硫酸鈉，倒入100ml水溶液中，配置濃度為1g/L的溶液并不斷攪拌，直到十二烷基硫酸鈉完全溶解。

將PI膜和石墨烯的結(jié)合體浸沒到表面活性劑十二烷基硫酸鈉溶液中靜置60s，取出并吹干，所得到的石墨烯呈現(xiàn)親水性，如圖3所示。

以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。