包括掺杂的聚合物层的石墨烯基层叠件转让专利
申请号 : CN201280042456.3
文献号 : CN103890860B
文献日 : 2016-11-02
发明人 : 梁友锡 , 金炯根 , 金太永
申请人 : 电子部品研究院 , 韩华泰科株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种石墨烯基层叠件,所述石墨烯基层叠件包括:
基底;
石墨烯层,被设置在基底上并且包括至少一层;以及
包括有机掺杂剂的掺杂的聚合物片,包括设置在基底与石墨烯层之间的第一掺杂的聚合物片和设置在石墨烯层上的第二掺杂的聚合物片,其中,第一掺杂的聚合物片和第二掺杂的聚合物片分别设置在石墨烯层的两侧,其中,掺杂的聚合物片的有机掺杂剂是离子液体,离子液体包括由化学式1和/或化学式2表示的化合物:
[化学式1]
其中,在化学式1中,R1和R2彼此相同或彼此不同,并且均独立地为氢、取代或未取代的C1~C16烷基、取代或未取代的C2~C16烯基、取代或未取代的C2~C16炔基、取代或未取代的C3~C16环烷基、取代或未取代的C6~C16芳基或者取代或未取代的C6~C20杂芳基;X-表示离子液体的阴离子,[化学式2]
其中,在化学式2中,R3和R4彼此相同或彼此不同,并且均独立地为氢、取代或未取代的C1~C16烷基、取代或未取代的C2~C16烯基、取代或未取代的C2~C16炔基、取代或未取代的C3~C16环烷基、取代或未取代的C6~C16芳基或者取代或未取代的C6~C20杂芳基;X-表示离子液体的阴离子。
2.根据权利要求1所述的石墨烯基层叠件,其中,所述基底具有透明性、柔性、延展性的特性或这些特性的组合。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯基层叠件,其中,所述基底利用具有重复单元的聚合物而制造,重复单元包括从由取代或未取代的烯基、取代或未取代的酯基、取代或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亚胺基和取代或未取代的砜基组成的组中选择的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的石墨烯基层叠件,其中,所述基底利用纤维素或包括纤维素的聚合物而制造。
5.根据权利要求1所述的石墨烯基层叠件,其中,化学式1中的阳离子包括从由1,3-二甲基咪唑鎓、1,3-二乙基咪唑鎓、1-乙基-3-甲基咪唑鎓、1-丁基-3-甲基咪唑鎓、1-己基-3-甲基咪唑鎓、1-辛基-3-甲基咪唑鎓、1-癸基-3-甲基咪唑鎓、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓和
1-十四烷基-3-甲基咪唑鎓组成的组中选择的至少一种。
6.根据权利要求1所述的石墨烯基层叠件,其中,化学式2中的阳离子包括从由1-甲基吡啶鎓、1-乙基吡啶鎓、1-丁基吡啶鎓、1-乙基-3-甲基吡啶鎓、1-丁基-3-甲基吡啶鎓、1-己基-3-甲基吡啶鎓和1-丁基-3,4-二甲基吡啶鎓组成的组中选择的至少一种。
7.根据权利要求1所述的石墨烯基层叠件,其中,化学式1和/或2的离子液体的阴离子是有机阴离子或无机阴离子,并且包括从由Br-、Cl-、I-、BF4-、PF6-、ClO4-、NO3-、AlCl4-、Al2Cl7-、AsF6-、SbF6-、CH3COO-、CF3COO-、CH3SO3-、C2H5SO3-、CH3SO4-、C2H5SO4-、CF3SO3-、(CF3SO2)- - - - - -
2N、(CF3SO2)3C、(CF3CF2SO2)2N、C4F9SO3 、C3F7COO和(CF3SO2)(CF3CO)N组成的组中选择的至少一种。
8.根据权利要求1、5至7中的任意一项所述的石墨烯基层叠件,其中,掺杂的聚合物片还包括能与所述离子液体相容的聚合物,能与所述离子液体相容的聚合物包括从由聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚偏二氟乙烯和它们的共聚物组成的组中选择的至少一种。
说明书 :
包括掺杂的聚合物层的石墨烯基层叠件
技术领域
墨烯层。
背景技术
对石墨烯的各种方面已有很多研究。
于制造大范围的诸如传感器和存储装置的功能性装置。
且,铟是易破碎的,因此不适用于可折叠或可延展的柔性产品。由于这些原因,对于开发石
墨烯作为铟的替代物,已有越来越多的需求。
发明内容
掺杂剂。
或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的
酰亚胺基和取代或未取代的砜基组成的组中选择的至少一种。所述基底可利用纤维素或包
括纤维素的聚合物而制造。重复单元的数量可以在约1至约500的范围内,在一些实施例中
可以在约1至约300的范围内。聚合物可以是均聚物或共聚物。例如,聚合物可以是均聚物。
共聚物中不同重复单元的比例可以被适宜地控制为本领域中常用的范围,例如,控制为
0.01:0.99至0.99:0.01的范围。
子的C1~C20烷基(例如,CF3、CHF2、CH2F、CCl3等)、羟基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼、腙、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1~C20烷基、C2~C20烯基、C2~C20炔基、C1~C20
杂烷基、C6~C20芳基、C6~C20芳烷基、C6~C20杂芳基或者C6~C20杂芳烷基。
C(=O)R2表示的基团,“砜”是指用-RSO2R1表示的基团。在这些化学式中,R、R1和R2均可以独立地为氢、C1~C10烷基或C6~C20芳基。
或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的
苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亚胺基和取代或未取代的砜基组成
的组中选择的至少一种。
或未取代的C3~C16环烷基、取代或未取代的C6~C16芳基或者取代或未取代的C6~C20杂
芳基;X-可表示离子液体的阴离子。
或未取代的C3~C16环烷基、取代或未取代的C6~C16芳基或者取代或未取代的C6~C20杂
芳基;X-可表示离子液体的阴离子。
C20杂烷基、C6~C20芳基、C6~C20芳烷基、C6~C20杂芳基或者C6~C20杂芳烷基。
基-3-甲基咪唑鎓、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓和1-十四烷基-3-甲基咪唑鎓组成的组中选
择的至少一种。
吡啶鎓组成的组中选择的至少一种。
能与所述离子液体相容的聚合物可包括从由聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷、聚
环氧丙烷、聚偏二氟乙烯和它们的共聚物组成的组中选择的至少一种。共聚物中不同重复
单元的比例可以被适宜地控制为本领域中常用的范围,例如,控制为0.01:0.99至0.99:
0.01的范围。
护石墨烯层并进一步稳定石墨烯层。
附图说明
极,该石墨烯透明电极用于太阳能电池领域、触摸传感器领域和柔性成为问题的电子技术
领域中的光电应用。
代或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代
的苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亚胺基和取代和未取代的砜基组
成的组中选择的至少一种。重复单元的数量可以在约1至约500的范围内,在一些实施例中
可以在约1至约300的范围内。聚合物可以是均聚物或共聚物。例如,聚合物可以是均聚物。
共聚物中不同重复单元的比例可以被适宜地控制为本领域中的常用范围。
子的C1~C20烷基(例如,CF3、CHF2、CH2F、CCl3等)、羟基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼、腙、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1~C20烷基、C2~C20烯基、C2~C20炔基、C1~C20
杂烷基、C6~C20芳基、C6~C20芳烷基、C6~C20杂芳基或C6~C20杂芳烷基。
C(=O)R2表示的基团,“砜”是指用-RSO2R1表示的基团。在这些化学式中,R、R1和R2均可以独立地为氢、C1~C10烷基或C6~C20芳基。
或未取代的醚基、取代或未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的碳酸酯基、取代或未取代的
苯乙烯基、取代或未取代的酰胺基、取代或未取代的酰亚胺基和取代或未取代的砜基组成
的组中选择的至少一种。
例如,如图3所示,掺杂的聚合物层130可包括设置在基底110与石墨烯层120之间的第一掺
杂的聚合物层130a和设置在石墨烯层120上的第二掺杂的聚合物层130b。形成掺杂的聚合
物层130的方法将随后描述。
化学特性的液相的盐。
C2~C16烯基、取代或未取代的C2~C16炔基、取代或未取代的C3~C16环烷基、取代或未取
代的C6~C16芳基或者取代或未取代的C6~C20杂芳基;X-可表示离子液体的阴离子。
基、C6~C20芳基、C6~C20芳烷基、C6~C20杂芳基或C6~C20杂芳烷基。
基-3-甲基咪唑鎓、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓和1-十四烷基-3-甲基咪唑鎓组成的组中选
择的至少一种。
合物层130中的离子液体可包括由化学式1和2表示的化合物,或者选择性地可以包括由化
学式2表示的化合物。
C2~C16烯基、取代或未取代的C2~C16炔基、取代或未取代的C3~C16环烷基、取代或未取
代的C6~C16芳基或者取代或未取代的C6~C20杂芳基;X-可表示离子液体的阴离子。
基、C6~C20芳基、C6~C20芳烷基、C6~C20杂芳基或C6~C20杂芳烷基。
吡啶鎓组成的组中选择的至少一种。
述。
酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚偏二氟乙烯和它们的共聚物组成的组中选择的至少一种。
共聚物中不同重复单元的比例可以被适宜地控制为本领域中常用的范围,例如,控制为
0.01:0.99至0.99:0.01的范围。
的材料。例如,第一基底可包括从由硅(Si)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铂(Pt)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(Mo)、铑(Rh)、钽(Ta)、钛(Ti)、钨(W)、铀(U)、钒(V)、锆(Zr)、黄铜、青铜、白铜、不锈钢和锗(Ge)组成的组中选择的至少一种金属或合金。
受特定限制。催化剂层可以是薄层或厚层。
积(LPCVD)、大气压化学气相沉积(APCVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
体,以使石墨烯生长。
合物溶解在适当的有机溶剂中以制备涂布溶液之后,可通过旋涂将该涂布溶液涂布到基底
110上,然后进行干燥以形成掺杂的聚合物层130。
工艺来将石墨烯层120转移到基底110的方法进行说明。
将石墨烯层120转移到基底110,同时通过蚀刻来去除第一基底。可利用选择性地蚀刻掉第
一基底的蚀刻溶液来执行蚀刻。可根据第一基底的种类而适宜地选择蚀刻溶液。
底110,同时使基底110和其上带有石墨烯层120的第一基底经过用于选择性地蚀刻掉第一
基底的蚀刻溶液,从而将石墨烯层120转移到基底110上并且通过利用该蚀刻溶液去除第一
基底。
的聚合物层130可形成为两层,因此所述两层中的一层位于基底110与石墨烯层120之间,并
且另一层位于基底上的石墨烯层120上。可利用已知的涂布方法来形成掺杂的聚合物层
130。
并进一步稳定石墨烯层。
以做出形式上和细节上的各种改变。
可以保护石墨烯层并进一步稳定石墨烯层。