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申请/专利权人：南开大学深圳研究院;南开大学

摘要：本发明为一种基于纳米线掩膜打印工艺的石墨烯纳米带的制备方法。该方法由电流体动力打印、等离子刻蚀、和超声剥离技术组成，首先使用的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液在石墨烯表面形成可转移的薄膜，再通过过硫酸铵刻蚀去除石墨烯底部的铜箔，采用数码可控的纳米线技术在石墨烯表面精确打印有机聚合物纳米线作为掩膜；通过反应离子刻蚀技术精确移除未被掩膜覆盖的石墨烯，并使用超声剥离技术去除掩膜，制得具有高横纵比的一维石墨烯纳米带。本发明通过细致调整纳米线掩膜的直径、间距及刻蚀时间等关键参数，优化了石墨烯纳米带的宽度和间距分布，提升了制备质量的一致性和可控性。

主权项：1.一种基于纳米线掩膜打印工艺的石墨烯纳米带制备方法，其特征为该方法的工艺步骤如下：1.石墨烯薄膜转移：将生长有石墨烯薄膜的铜箔用异丙醇附着在玻璃片上，先后以低速旋转5-7s、高速旋转40-60s在石墨烯表面涂覆PMMA溶液后，再在70-80℃下烘干，形成PMMA石墨烯铜箔结构；接着，将PMMA石墨烯铜箔放入过硫酸铵溶液中2-7小时刻蚀掉铜箔基底；刻蚀后，将PMMA石墨烯薄膜从刻蚀液中捞出至去离子水中清洗，清洗干净后用SiSiO2衬底捞出干燥；再依次放入丙酮、混合有机溶剂和异丙醇中去除PMMA；最后，在85-90℃下将石墨烯薄膜烘干，得到转移到SiSiO2衬底上的石墨烯薄膜；其中，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶液的浓度为46-50mgmL；2.电喷打印准备：利用真空吸附将带有石墨烯薄膜的衬底吸附在电流体喷印设备的基板上；将配置好的前驱体溶液加入到气密注射器中，调整针管底部距离衬底表面的间距为2-3mm，溶液的注射速率设置为15-50nLmin，通过给针管施加一个4000-4500V的偏置电压，形成单根且稳定的纳米线射流；其中，前驱体溶液的溶质为聚9-乙烯基咔唑，溶剂为苯乙烯；聚9-乙烯基咔唑的浓度为3-5wt％；3.纳米线阵列的打印：将打印基板的横向运动距离设置为160-200mm，横向运动速度为50-260mms，纵向运动速度为0.6-2mms，开始打印，得到的纳米线阵列；其中，纳米线的直径为300-700nm，纳米线阵列间距为50-300μm，纳米线的长度为2.0-2.5cm；4.等离子刻蚀：将纳米线阵列打印完毕的衬底放置在等离子刻蚀机中，通入刻蚀气体为氧气，气流量为80-100sccm，射频功率为30-50W，刻蚀时间为20-40s，去除未处于纳米线保护下的石墨烯，得到聚合物石墨烯纳米带；5聚合物去除：将聚合物石墨烯纳米带置入N,N-二甲基甲酰胺溶液中，通过超声处理10-20s去除掉石墨烯纳米带上的聚合物，得到附着在衬底上的石墨烯纳米带。

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