CN103922326A - 一种界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，具体为选用一种能帮助石墨烯进行自组装的良分散溶剂，将石墨烯引入到组装界面，从而设计一种新颖的油-水界面自组装方法，将传统的油-水界面自组装体系设备要求简单的优点与空气-水自组装体系对组装材料量的要求少的优点结合起来组装石墨烯薄膜。即将分散好的磺化石墨烯溶液注入到建立好的油-水界面的水相中，磺化石墨烯在油-水界面进行自组装，移去油相后通过将目标基底垂直浸入溶液再垂直提拉，将磺化石墨烯薄膜转移至目标基底的制备方法，旨在用于透明导电薄膜和薄膜超级电容器方面。
Description
技术领域
本发明属于采用界面自组装工艺制备薄膜的领域，特别涉及一种界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法。
背景技术
目前石墨烯薄膜的制备方法主要有两种：1）在特定的基材上使用外延生长法或者气相沉积法制备石墨烯薄膜；2）采用软化学方法将石墨烯片自下而上地组装成石墨烯薄膜（具体参见Geim A K,Novoselov K S.Nature materials,2007,6,3:183-191.和Li L,Chen S,Wang X,et al.Energy&Environmental Science,2012,5,3:6040-6046.）。前一种方法能够实现均一单层或者数层石墨烯薄膜的大尺寸生长，但是这种方法对设备和实验条件要求比较高，无法在大范围的使用；并且在转移石墨烯薄膜的过程中需要将生长基底如铜，镍等这些金属刻蚀掉，从而导致石墨烯薄膜的总生产成本上升。后一种方法将由氧化石墨烯通过化学还原，得到分散的石墨烯溶液，通过旋涂、真空抽滤、喷涂和静电吸附的方法得到石墨烯薄膜，这种方法成本低且生产过程灵活可控，但是石墨烯薄膜的厚度，横向组装密度和均一性难以控制。与上述两种方法相比，通过将氧化石墨烯，石墨烯等纳米材料在油-水界面或者空气-水界面（Langmuir-Blodgett）自组装，能够精确的控制薄膜的厚度，并能在纳米尺寸上控制薄膜的组装密度（Ren S,Li R,Meng X,et al.Journal of Materials Chemistry,2012,22,3:6171-6175.）。
现有技术中，将石墨烯片在油-水界面进行自组装，得到单层的石墨烯薄膜，这种方法简单易行，对设备要求不高，但是对自组装材料量的要求比较高且无法回收利用容易造成浪费；Franklin Kim等人将氧化石墨烯在空气-水界面进行自组装（具体参见Kim F,Cote L J,Huang J.Advanced Materials,2010,22(17):1954-1958.），在气液界面得到了氧化石墨烯薄膜，这种方法对自组装材料量的要求比较低，但是对设备的要求比较高。因此，如何将油-水自组装体系设备要求简单和空气-水自组装体系对自组装材料量的要求比较少的特点结合起来是目前要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，采用界面自组装工艺制备氧化石墨烯薄膜时，对自组装材料量的要求比较高且无法回收利用容易造成浪费，或者对生产设备的要求比较高。
为解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，具体操作步骤如下：
（1）首先在烧杯里装载去离子水，然后将有机溶剂铺垫在去离子水的上层，建立油-水体系，并形成油-水界面，
其中，在烧杯里装载的去离子水为40～100ml，在去离子水上层铺垫的有机溶剂为10～30ml，有机溶剂为正戊烷、正己烷或环戊烷；
（2）将磺化石墨烯溶液注入到步骤（1）中建立的油-水体系的水相中（操作状态如附图1所示），待磺化石墨烯溶液注入完毕后，将油-水体系中的油层去除，使本来存在于油-水界面上，自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来（状态如附图2所示），
磺化石墨烯溶液是指浓度为0.05～0.2mg/ml的分散均匀的磺化石墨烯溶液，作为优选，溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，这些都是能够帮助石墨烯进行自组装的良分散溶剂，能够将石墨烯引入到组装界面，
磺化石墨烯溶液的注入量为10～20ml，注入速度为0.2～1ml/min，
磺化石墨烯溶液注入完毕20～60min后，去除油层，去除油层的操作为，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，尽可能保证油层完全挥发掉；
（3）将目标基底垂直浸入步骤（2）中得到的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底上，再将转移好的磺化石墨烯薄膜干燥，得到干燥的磺化石墨烯薄膜，
其中，目标基底为石英、玻璃或云母，所有的基底都经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用体积比为4：1的硫酸和双氧水的混合溶液进行预处理30min，这样做是为了使目标基底具有亲水性，
目标基底垂直浸入和垂直提拉的速度为0.1～1mm/min，“浸入并提拉”一次得到单层的磺化石墨烯，两次就得到双层的磺化石墨烯，以此类推，
磺化石墨烯薄膜的干燥操作为，使用氮气吹干，并于60～100℃真空干燥0.5～2h。
本发明的有益效果在于：通过选用一种能帮助石墨烯进行自组装的良分散溶剂，将石墨烯引入到组装界面，从而设计一种新颖的油-水界面自组装方法，将传统的油-水界面自组装体系设备要求简单的优点，与空气-水自组装体系对组装材料量的要求少的优点结合起来。
通过本发明改良的油-水界面自组装得到的单层石墨烯，在550nm处透光率可以达到92.3%，方阻为13.5kΩ；而双层石墨烯的透光率可以达到85.3%，方阻为9.6kΩ。
相比于粉体石墨烯，这种方法得到的石墨烯薄膜的比电容在2mV/s的扫速下比电容可以达到292F/g，是粉体石墨烯比电容的两倍，在循环50次后，其比电容仅下降了1.9%，说明该石墨烯薄膜拥有良好的循环寿命性能。因此，通过这种方法得到的石墨烯薄膜有望应用于透明导电薄膜和薄膜超级电容器领域。
附图说明
图1：本发明的制备工艺中，“将磺化石墨烯溶液注入到油-水体系的水相中”的操作示意图，其中，“Hexane”代表油相—（正）己烷；“Interface”代表交界面；“Water”为水相；“GS ethanol dispersion”代表磺化石墨烯的乙醇分散液。注入时采用蠕动泵，通过弯曲的进样管（如图中所示），将磺化石墨烯溶液注入到油-水体系的水相中。
图2：本发明的制备工艺中，油-水体系中的油层被去除后，本来存在于油-水界面上的，自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来的状态示意图，其中“GS film on baker”代表磺化石墨烯薄膜裸露在水相之上。
图3：实施例1中制备的转移好的单层磺化石墨烯薄膜的扫描电镜图。
图4：实施例2中制备的转移好的双层磺化石墨烯薄膜的扫描电镜图。
图5：载玻片在实施例3中的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，“未浸入前”与“浸入并提拉一次后，制备的转移好的单层磺化石墨烯薄膜”的光学显微镜图对比，
其中，“substrate”代表载玻片基底；“First layer”代表将载玻片在磺化石墨烯薄膜的溶液中，浸入并提拉一次后，在载玻片基底上形成的单层磺化石墨烯薄膜。
图6：载玻片在实施例4中的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，“浸入并提拉一次后，制备的转移好的单层磺化石墨烯薄膜”与“分别浸入并提拉两次后，制备的转移好的双层磺化石墨烯薄膜”的光学显微镜图对比，
其中，“First layer”代表上述的单层磺化石墨烯薄膜；“Second layer”代表上述的双层磺化石墨烯薄膜。
图7：实施例1与对比实施例1中，油层完全挥发，在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来的状态对比图。
具体实施方式
实施例1：
在烧杯里装载40ml的去离子水，然后将10ml的正戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面；
将10ml用甲醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.05mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.2ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕20min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来，膜的状态如附图7中的“e图”所示，磺化石墨烯薄膜完全铺满整个烧杯；
将石英基底经过乙醇清洗2次，并用丙酮清洗3次，然后再使用体积比为4：1的硫酸和双氧水的混合溶液进行预处理30min，然后将其垂直浸入到上述自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉（立即提拉出来，不需经过太长时间的停顿，其余实施例也如此），浸入和提拉的速度在0.1mm/min，“浸入并提拉”一次，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，60℃真空干燥0.5h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜。
上述单层磺化石墨烯薄膜厚度为1.5nm，550nm处透光率可以达到92.3%，方阻为13.5kΩ；该单层磺化石墨烯薄膜的比电容在2mV/s的扫速下可以达到292F/g，是粉体石墨烯比电容的两倍，在循环50次后，其比电容仅下降了1.9%。
其中，上述单层磺化石墨烯薄膜的厚度是用原子力学显微镜AFM测得；透光率是通过分光光度计测得（将没有转移磺化石墨烯的玻片作为参比）；方阻是用四探针电阻仪测得，以下的实施例中均是如此。
实施例2：
在烧杯里装载50ml的去离子水，然后将12ml的正戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面；
将12ml用乙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.075mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.4ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕30min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来；
将石英基底经过乙醇清洗2次，并用丙酮清洗3次，然后再使用体积比为4：1的硫酸和双氧水的混合溶液进行预处理30min，然后将其垂直浸入到上述自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.4mm/min，“浸入并提拉”两次，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，70℃真空干燥0.75h，得到转移好的双层磺化石墨烯薄膜。
上述双层磺化石墨烯薄膜厚度为2.4nm，550nm处透光率可以达到85.3%，方阻为9.6kΩ；该双层磺化石墨烯薄膜的比电容在2mV/s的扫速下可以达到285F/g，在循环50次后，其比电容仅下降了2.1%。
实施例3：
其余步骤与实施例1相同，仅仅将“石英基底”换成“载玻片”，最终得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜的状态如附图5所示。
实施例4
其余步骤与实施例2相同，仅仅将“石英基底”换成“载玻片”，最终得到转移好的双层磺化石墨烯薄膜的状态如附图6所示。
对比实施例1：
与实施例1相比，对比实施例1中，首先将磺化石墨烯分散在水相中，再于水相上层铺设油层，最后将甲醇注入到油-水界面的水相中，从而促进磺化石墨烯在油-水界面上的自组装，具体操作如下：
在烧杯里装载40ml的去离子水，将0.5mg的磺化石墨烯均匀分散于该40ml的去离子水中，然后将10ml的正戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面；
将10ml的甲醇注入到上述建立的油-水界面的水相中，甲醇的注入速度为0.2ml/min，待甲醇注入完毕20min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来，状态如附图7中的“c图”所示，可见裸露出来的磺化石墨烯薄膜未能铺满整个烧杯，且极为零散，与“e图”形成鲜明的对比。
这是因为本实施例中，没有先将磺化石墨烯溶解于良分散溶剂中后，再注入到油-水界面的水相中，这就造成了磺化石墨烯只有少部分被引入到组装界面，而大部分还残留在水相中。因此，如果采用这种工艺来制备自组装的磺化石墨烯薄膜，需要加入的磺化石墨烯的量就会大大增加，并且成膜后，残留在水相中的磺化石墨烯也是无法回收利用的。
实施例5：
在烧杯里装载60ml的去离子水，然后将15ml的正戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将15ml用乙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.1mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.5ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕40min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将玻璃基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.5ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，80℃真空干燥1h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例6：
在烧杯里装载80ml的去离子水，然后将20ml的正戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将18ml用异丙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.15mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.75ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕45min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将云母基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.75ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，90℃真空干燥2h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例7：
在烧杯里装载100ml的去离子水，然后将30ml的正戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将20ml用异丙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.2mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为1ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕60min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将云母基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在1ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，100℃真空干燥2h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例8：
在烧杯里装载40ml的去离子水，然后将10ml的正己烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将10ml用甲醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.05mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.2ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕20min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将石英基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.1mm/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，60℃真空干燥0.5h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例9：
在烧杯里装载50ml的去离子水，然后将12ml的正己烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将12ml用乙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.075mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.4ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕30min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将玻璃基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.4ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，70℃真空干燥0.75h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例10：
在烧杯里装载60ml的去离子水，然后将15ml的正己烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将15ml用乙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.1mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.5ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕40min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将玻璃基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.5ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，80℃真空干燥1h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例11：
在烧杯里装载80ml的去离子水，然后将20ml的正己烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将18ml用异丙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.15mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.75ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕45min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将云母基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.75ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，90℃真空干燥2h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例12：
在烧杯里装载100ml的去离子水，然后将30ml的正己烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将20ml用异丙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.2mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为1ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕60min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将云母基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在1ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，100℃真空干燥2h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例13：
在烧杯里装载40ml的去离子水，然后将10ml的环戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将10ml用甲醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.05mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.2ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕20min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将石英基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.1mm/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，60℃真空干燥0.5h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例14：
在烧杯里装载50ml的去离子水，然后将12ml的环戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将12ml用乙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.075mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.4ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕30min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将玻璃基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.4ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，70℃真空干燥0.75h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例15：
在烧杯里装载60ml的去离子水，然后将15ml的环戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将15ml用乙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.1mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.5ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕40min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将玻璃基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.5ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，80℃真空干燥1h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例16：
在烧杯里装载80ml的去离子水，然后将20ml的环戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将18ml用异丙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.15mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为0.75ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕45min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将云母基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在0.75ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，90℃真空干燥2h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
实施例17：
在烧杯里装载100ml的去离子水，然后将30ml的环戊烷小心的铺垫在去离子水的上层，建立油-水界面。将20ml用异丙醇分散好的磺化石墨烯溶液注入到油-水界面的水相中，磺化石墨烯溶液中磺化石墨烯的浓度为0.2mg/ml，磺化石墨烯溶液的注入速度为1ml/min，待磺化石墨烯溶液注入完毕60min后，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发，待油层完全挥发，使在油水界面自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来。将云母基底经过乙醇和丙酮的反复清洗，然后再使用硫酸和双氧水按体积比为4：1的混合溶液进行预处理30min，使目标基底具有亲水性，然后将其垂直浸入到上述所得的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，浸入和提拉的速度在1ml/min，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底，再将转移好的磺化石墨烯薄膜使用氮气吹干，100℃真空干燥2h，得到转移好的单层磺化石墨烯薄膜，重复此步骤可以将多层磺化石墨烯转移到目标基底。
Claims (10)
1.一种界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述的制备方法的步骤包括，
（1）首先在烧杯里装载去离子水，然后将有机溶剂铺垫在去离子水的上层，建立油-水体系，并形成油-水界面；
（2）将磺化石墨烯溶液注入到步骤（1）中建立的油-水体系的水相中，待磺化石墨烯溶液注入完毕后，将油-水体系中的油层去除，使本来存在于油-水界面上，自组装好的磺化石墨烯薄膜裸露出来；
（3）将目标基底垂直浸入步骤（2）中得到的自组装好的磺化石墨烯薄膜的溶液中，然后垂直提拉，磺化石墨烯薄膜被转移到目标基底上，再将转移好的磺化石墨烯薄膜干燥，得到干燥的磺化石墨烯薄膜。
2.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的有机溶剂为正戊烷、正己烷或环戊烷。
3.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，在烧杯里装载的去离子水为40～100ml，在去离子水上层铺垫的有机溶剂为10～30ml。
4.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的磺化石墨烯溶液是指，以甲醇、乙醇或异丙醇为溶剂，浓度为0.05～0.2mg/ml的分散均匀的磺化石墨烯溶液，注入量为10～20ml。
5.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的磺化石墨烯溶液的注入速度为0.2～1ml/min。
6.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，磺化石墨烯溶液注入完毕20～60min后，去除油层。
7.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，去除油层的操作为，用注射器将大部分油层吸走，剩下的让其自然挥发。
8.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的目标基底为，经过乙醇和丙酮的反复清洗，并使用体积比为4：1的硫酸和双氧水的混合溶液进行预处理30min的石英、玻璃或云母。
9.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，目标基底垂直浸入和垂直提拉的速度为0.1～1mm/min。
10.如权利要求1所述的界面自组装磺化石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，磺化石墨烯薄膜的干燥操作为，使用氮气吹干，并于60～100℃真空干燥0.5～2h。
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