本發(fā)明屬于碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碳納米材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法。

背景技術(shù)：

在碳納米材料行業(yè)，石墨烯以其獨特的柔韌性、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，在柔性電子元件、高頻晶體管和邏輯器件等光電子和微電子器件具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，工業(yè)生產(chǎn)中主要采用化學(xué)氣相沉積(CVD)在過渡金屬基板上制備生長大面積單層石墨烯薄膜，并在聚合物涂層的協(xié)助下轉(zhuǎn)移到其它基板上，該方法具有成本低、產(chǎn)物質(zhì)量好、可控性高等優(yōu)點，被認(rèn)為是最有前途的合成途徑。然而，在轉(zhuǎn)移過程所采用的聚合物涂層因不能徹底清除而殘留在石墨烯表面，導(dǎo)致石墨烯的電性能顯著下降。此外，大面積單層石墨烯由于具有多晶特性，其表面容易產(chǎn)生裂縫，因此改善單層石墨烯的機械強度也是研究的重點，采用過渡金屬納米顆粒負(fù)載石墨烯表面有利于材料的機械強度進一步提高。然而，過渡金屬納米顆粒在大面積單層石墨烯的負(fù)載仍是目前石墨烯研究的難點之一。

專利201310588254.5采用原位金屬催化分解、轉(zhuǎn)移制備石墨烯薄膜。該發(fā)明沒有使用其它的輔助轉(zhuǎn)移物質(zhì)，不會引入新的雜質(zhì)污染或破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，且操作簡便省時，但是石墨烯多晶的特性，容易導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫，使得材料的機械強度降低。

在這里，我們采用兩步化學(xué)氣相沉積法將碳納米洋蔥包裹納米鐵磁金屬顆粒原位生長在石墨烯納米帶與石墨烯復(fù)合薄膜的表面上，該復(fù)合薄膜無需聚合物涂層就能轉(zhuǎn)移至目標(biāo)基體，具有較高的光學(xué)透明度，優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的空穴、電子遷移率。納米鐵磁金屬顆粒由碳納米洋蔥外殼包裹而避免被空氣氧化，并利用石墨烯襯層和碳納米洋蔥之間的共價鍵牢牢地固定在石墨烯納米帶增韌石墨烯的表面，使得復(fù)合薄膜具有較高的機械強度和良好的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用兩步化學(xué)氣相沉積法原位制備得到復(fù)合薄膜的原料來源廣、成本低、工藝流程簡單、可控性強，在基于透明和柔韌納米碳基薄膜的光電子產(chǎn)品和微電子器件具有大規(guī)模工業(yè)化的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，本發(fā)明采用兩步法制備出碳納米洋蔥包裹納米鐵磁顆粒，并原位生長在由石墨烯納米帶增韌石墨烯薄膜 的表面上。作為基底的石墨烯薄膜，由于具有石墨烯納米帶在二維平面內(nèi)原位增韌的作用效果，具有機械強度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性強，在轉(zhuǎn)移過程中無需聚合物的輔助等特點；同時，納米鐵磁金屬顆粒由于碳納米洋蔥的包裹，可以有效防止納米鐵磁金屬的氧化、酸化以及脫落，另外，碳納米洋蔥通過共價鍵與石墨烯復(fù)合薄膜結(jié)合，使得納米鐵磁顆粒牢固地負(fù)載在石墨烯薄膜上，使得所制備得到的磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜具有較高的機械強度、較高的透光性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性和磁性。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，首先，在金屬箔上負(fù)載石墨烯納米帶，通過CVD熱解CH₄制備得到石墨烯納米帶增韌石墨烯；然后，在石墨烯納米帶增韌石墨烯上負(fù)載納米金屬氧化物，然后通過CVD熱解含碳?xì)庠?，?jīng)刻蝕、轉(zhuǎn)移、水洗后得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。所述方法的具體步驟如下：

1)負(fù)載石墨烯納米帶

將一定量的表面活性劑放入水中，攪拌均勻后得到表面活性劑物質(zhì)的量濃度為0.001～0.01mol/L的溶液A；將一定量的石墨烯納米帶加入溶液A中，并超聲分散均勻后得到石墨烯納米帶物質(zhì)的量濃度為0.01～0.1mol/L的混合溶液B，將混合溶液B中的石墨烯納米帶均勻地負(fù)載在金屬箔C上，石墨烯納米帶在金屬箔C上的負(fù)載量為0.1～10mg/cm²。其中，超聲功率為30～100W，超聲時間為0.1～1h。

2)化學(xué)氣相沉積(CVD)生長石墨烯納米帶原位增韌石墨烯

在惰性氣氛中，將步驟1)所述的金屬箔C放置于CVD爐的恒溫區(qū)。抽真空至-0.1MPa，在氣氛爐中持續(xù)通入H₂，并將氣氛爐的恒溫區(qū)升溫至900～1100℃，使得金屬箔在該條件下熱還原10～30min；然后通入CH₄，將金屬箔在H₂和CH₄的混合氣氛中于900～1100℃下化學(xué)氣相生長0.1～1h；最后，將金屬箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入惰性氣體，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯/石墨烯納米帶薄膜的金屬箔C₁。其中，H₂和CH₄的氣體流量比為20/1～200/1。

3)負(fù)載金屬氧化物

將一定量的平均粒徑為10～50nm的納米金屬氧化物均勻分散于分散劑中，得到溶液D，然后將溶液D中的納米金屬氧化物負(fù)載在步驟2)所述的金屬箔C₁上，得到負(fù)載納米金屬氧化物的金屬箔C₂。

4)CVD制備磁性石墨烯/石墨烯納米帶復(fù)合薄膜

4.1)在惰性氣氛中，將步驟3)所述的金屬箔C₂放置于CVD爐的恒溫區(qū)，抽真空至 -0.1MPa，將恒溫區(qū)升至750～850℃，通入H₂、含碳?xì)庠春蜌鈶B(tài)H₂O的混合氣氛，在該氣氛下化學(xué)氣相生長0.1～0.5h；之后，關(guān)閉H₂、含碳?xì)庠春蜌鈶B(tài)H₂O，通入惰性氣體，將上述金屬箔移出恒溫區(qū)，直至降至室溫，然后從CVD爐中取出金屬箔，得到金屬箔C₃。其中，H₂和含碳?xì)庠吹臍怏w流量比為20/1～700/1，氣態(tài)H₂O和含碳?xì)庠吹臍怏w流量比為100/1～600/1。

4.2)將化學(xué)計量比的(NH₄)₂S₂O₃和正丁醇均勻混合在水中，并得到刻蝕溶液E，其中，(NH₄)₂S₂O₃∶正丁醇∶水＝1g∶1～10ml∶100～1000ml。

4.3)將步驟4.1)所述的金屬箔C₃正面向上平放于刻蝕溶液的液面上，刻蝕5～12h，使得金屬箔C₃被刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。其中，正丁醇溶液的配比為正丁醇的水溶液的配比為正丁醇∶水＝1ml∶100ml。

所述石墨烯納米帶(GNRs)的寬度為5～50nm，長徑比為50～300。

所述的表面活性劑為聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物(F127)等聚合物表面活性劑、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)等陰離子表面活性劑及十六烷基三基基溴化銨(CTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)等陽離子表面活性劑。

所述水為蒸餾水、去離子水或純度更高的水。

所用金屬箔為銅箔、鎳箔或金箔。

所述金屬氧化物為Fe₃O₄、NiO、Ni₂O₃、Co₂O₃及其合金氧化物中的一種或多種。

所述分散劑為溴代烴、碘代烴、氯代烴、液態(tài)鹵代烴、1-烷基苯、環(huán)己烷或正己烷等烷烴。

所述含碳?xì)庠礊镃H₄、C₂H₄或C₂H₂。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果：

1.本發(fā)明采用兩步化學(xué)氣相沉積法原位制備得到復(fù)合薄膜的原料來源廣、成本低、工藝流程簡單、可控性強，有利于實現(xiàn)大規(guī)?；a(chǎn)，便于推廣應(yīng)用；

2.本發(fā)明在生產(chǎn)過程工序少、生產(chǎn)安全性好、成本低，可廣泛用于制備磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜；

3.本發(fā)明制備出的磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜具有低成本、高純度、較高的機械強度、良好的柔韌性、優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)等特點，在基于透明和柔韌納米碳基薄膜的光電子產(chǎn)品和微電子器件具有大規(guī)模工業(yè)化的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本實施例1制備出的磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的TEM圖。

圖2為本實施例1制備出的磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的TEM放大圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，進一步說明本發(fā)明。

實施例1

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法的具體步驟如下：

1)負(fù)載石墨烯納米帶

將9.2mg F127放入10ml去離子水中，攪拌均勻后得到F127物質(zhì)的量濃度為0.009mol/L的溶液A；將8.4mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中超聲分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.07mol/L的混合溶液B，將混合溶液B中的石墨烯納米帶均勻地負(fù)載在銅箔C上，石墨烯納米帶在金屬箔C上的負(fù)載量為6mg/cm²。其中，超聲功率為85W，超聲時間為20min。

2)化學(xué)氣相沉積(CVD)制備石墨烯納米帶增韌石墨烯

打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的恒溫區(qū)，然后關(guān)閉Ar。抽真空至-0.1MPa，在氣氛爐中持續(xù)通H₂，H₂的流量為600sccm，并將氣氛爐的恒溫區(qū)升溫至950℃，使得銅箔在該條件下熱還原25min；然后通CH₄，將金屬箔在600sccm H₂和10sccm CH₄的混合氣氛中于1000℃下化學(xué)氣相生長30min；最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

3)負(fù)載Fe₃O₄

將平均粒徑為37nm的Fe₃O₄在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行旋涂，得到負(fù)載Fe₃O₄的銅箔C₂。

4)CVD制備磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜

4.1)打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的恒溫區(qū)，然后關(guān)閉Ar。抽真空至-0.1MPa，將恒溫區(qū)升至800℃，然后通入500sccm H₂、15sccm CH₄和1500sccm氣態(tài)H₂O的混合氣氛，在該氣氛下化學(xué)氣相生長10min；之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。

4.2)將化學(xué)計量比的(NH₄)₂S₂O₃和正丁醇均勻混合在水中，并得到刻蝕溶液E，其中，(NH₄)₂S₂O₃∶正丁醇∶水＝1g∶1ml∶100ml。

4.3)將步驟4.1)所述的金屬箔C₃正面向上平放于刻蝕溶液E的液面上，刻蝕8h，使得金屬箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。其中，正丁醇溶液的 配比為正丁醇的水溶液的配比為正丁醇∶水＝1ml∶100ml。

實施例2

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中，將41.8mg SDBS放入60ml去離子水中，攪拌均勻后得到SDBS物質(zhì)的量濃度為0.002mol/L的溶液A；將61.2mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中60W超聲30min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.085mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地旋涂在銅箔C上，石墨烯納米帶在銅箔C上的負(fù)載量為9.2mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在450sccm H₂于1100℃熱還原10min，然后在450sccm H₂和8sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長15min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為38nm的Ni₂O₃在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行旋涂，得到負(fù)載Ni₂O₃的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar，抽真空后升溫至850℃，然后在480sccm H₂、10sccm C₂H₄和1100sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長15min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕10h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

實施例3

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中，將23.1mg SDS放入10ml去離子水中，攪拌均勻后得到SDS物質(zhì)的量濃度為0.008mol/L的溶液A；將6.24mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中30W超聲60min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.052mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地噴涂在銅箔C上，石墨烯納米帶在銅箔C上的負(fù)載量為6mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在300sccm H₂于900℃熱還原30min，然后在300sccm H₂和15sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長50min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為50nm的Co₂O₃在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行噴涂，得到負(fù)載Co₂O₃的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar，抽真空后升溫至750℃，然后在400sccm H₂、10sccm CH₄和1300sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長25min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕12h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

實施例4

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中，將45.5mg CTAB放入25ml去離子水中，攪拌均勻后得到CTAB物質(zhì)的量濃度為0.005mol/L的溶液A；將30mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中75W超聲25min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地涂覆在銅箔C上，石墨烯納米帶在銅箔C上的負(fù)載量為10mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在500sccm H₂于1050℃熱還原20min，然后在500sccm H₂和20sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長20min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為25nm的Fe₃O₄在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行涂覆，得到負(fù)載Fe₃O₄的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar，抽真空后升溫至800℃，然后在350sccm H₂、10sccm CH₄和1200sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長6min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕5h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

實施例5

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中， 將3.06mg F127放入30ml去離子水中，攪拌均勻后得到F127物質(zhì)的量濃度為0.001mol/L的溶液A；將5.4mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中45W超聲45min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.015mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地負(fù)載在銅箔C上，石墨烯納米帶在銅箔C上的負(fù)載量為0.5mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在650sccm H₂于950℃熱還原20min，然后在650sccm H₂和4sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長28min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為10nm的NiO在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行旋涂，得到負(fù)載NiO的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar，抽真空后升溫至780℃，然后在700sccm H₂、1sccm C₂H₂和600sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長30min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕8h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

實施例6

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中，將18.2mg CTAB放入10ml去離子水中，攪拌均勻后得到CTAB物質(zhì)的量濃度為0.005mol/L的溶液A；將7.2mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中100W超聲10min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.06mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地負(fù)載在銅箔C上，石墨烯納米帶在銅箔C上的負(fù)載量為2.3mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在450sccm H₂于900℃熱還原30min，然后在450sccm H₂和2.5sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長60min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為25nm的Ni₂O₃在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行旋涂，得到負(fù)載Ni₂O₃的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉 Ar，抽真空后升溫至750℃，然后在350sccm H₂、9sccm C₂H₄和950sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長30min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕6h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

實施例7

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中，將21.8mg SDBS放入25ml去離子水中，攪拌均勻后得到SDBS物質(zhì)的量濃度為0.0025mol/L的溶液A；將3mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中80W超聲25min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地負(fù)載在銅箔C上，石墨烯納米帶在銅箔C上的負(fù)載量為0.1mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在300sccm H₂于950℃熱還原10min，然后在300sccm H₂和10sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長25min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為39nm的Fe₃O₄在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行旋涂，得到負(fù)載Fe₃O₄的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar，抽真空后升溫至850℃，然后在300sccm H₂、4sccm CH₄和500sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長17min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕12h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

實施例8

一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜的制備方法，同實施例1，其中：第1)步中，將4.08mg F127放入10ml去離子水中，攪拌均勻后得到F127物質(zhì)的量濃度為0.004mol/L的溶液A；將6mg GNRs加入溶液A中，并在冰浴中75W超聲40min分散均勻后得到GNRs物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的混合溶液B，將混合溶液B均勻地負(fù)載在銅箔C上，石墨烯納 米帶在銅箔C上的負(fù)載量為5.7mg/cm²。

第2)步中，打開Ar，將步驟1)所述的銅箔C放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar。抽真空后打開H₂，在500sccm H₂于1000℃熱還原20min，然后在500sccm H₂和9sccm CH₄混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長10min，最后，將銅箔從CVD爐的恒溫區(qū)迅速移出，待冷卻至室溫后通入Ar，并從CVD爐中取出得到表面長有石墨烯納米帶/石墨烯薄膜的銅箔C₁。

第3)步中，將平均粒徑為42nm的Fe₃O₄在己烷中超聲分散均勻后得到溶液D，然后將溶液D在步驟2)所述的銅箔C₁上進行旋涂，得到負(fù)載Fe₃O₄的銅箔C₂。

第4)步中，打開Ar，將步驟3)所述的銅箔C₂放置于CVD爐的中心腔室，然后關(guān)閉Ar，抽真空后升溫至800℃，然后在400sccm H₂、3sccm C₂H₄和1000sccm氣態(tài)H₂O的混合氣體氛圍下化學(xué)氣相生長20min，之后，關(guān)閉混合氣體，通入Ar，將上述銅箔移出恒溫區(qū)，直至爐膛降至室溫，然后從CVD爐中取出銅箔，得到銅箔C₃。將銅箔C₃正面向上平放于實施例1所述的刻蝕溶液的液面上，刻蝕10h，使得銅箔C₃被完全刻蝕溶解，然后將刻蝕后剩下的薄膜轉(zhuǎn)移至實施例1所述的正丁醇的水溶液中清洗，直至刻蝕溶液被清除干凈，并最終得到磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。

試驗結(jié)果

對實施例1，采用兩步CVD法，制備得到一種磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜。對實施例1制備出的磁性石墨烯復(fù)合薄膜進行電鏡觀察，其電鏡照片如圖1、圖2所示。可以看出，在該復(fù)合薄膜中，5～15層碳納米洋蔥包裹平均粒徑為37nm的納米Fe顆粒形成了核殼結(jié)構(gòu)，并原位生長在碳納米管增韌石墨烯的表面。該復(fù)合膜表現(xiàn)出許多獨特的性質(zhì)，例如：轉(zhuǎn)移過程無需聚合物的輔助，能夠自由漂浮在水面上而不發(fā)生破碎，還具有較高的光學(xué)透明度。該磁性石墨烯納米帶/石墨烯復(fù)合薄膜在2.8％的拉伸/壓縮壓力下保持較高的空穴和電子遷移率，為基于透明和柔韌納米碳基薄膜的光電子產(chǎn)品和微電子器件的廣泛應(yīng)用提供一個新的物質(zhì)條件，具有大規(guī)模工業(yè)化的應(yīng)用前景。