石墨烯應(yīng)用的關(guān)鍵是，在不影響其高質(zhì)量的前提下，成功地將石墨烯從生長所用的金屬襯底轉(zhuǎn)移到應(yīng)用所需襯底上。但是，當(dāng)前最先進(jìn)的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）輔助轉(zhuǎn)移方法會引入皺紋，褶皺和裂縫，這會對多孔襯底造成損害。我們在此報道了一種新穎的原位技術(shù)，可將石墨烯轉(zhuǎn)移到多孔襯底上，從而解決了這些問題。使用相轉(zhuǎn)化將多孔襯底生長在石墨烯膜上，襯底與石墨烯間具有很強(qiáng)的附著力，能完全匹配石墨烯的形貌，生長石墨烯所用的金屬基板隨后被蝕刻掉。我們?nèi)〉昧?3 cm
2的高質(zhì)量單層石墨烯面積，幾乎覆蓋了100％的襯底孔，孔率高達(dá)35％。我們的研究解決了將石墨烯轉(zhuǎn)移到多孔襯底上的三個主要挑戰(zhàn)：石墨烯和多孔襯底之間的形貌匹配；形成高孔隙率；使懸浮的石墨烯應(yīng)力最小化。該方法可以用作將石墨烯或其他2D材料附著到支撐結(jié)構(gòu)上的通用方法。
Figure 1. IP技術(shù)（a）和ET技術(shù)（b）的制造過程示意圖。（c）
相轉(zhuǎn)化過程的機(jī)理，詳細(xì)描述了多孔襯底直接在石墨烯上生長的快慢步驟。
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Figure 2. 通過IP和ET技術(shù)轉(zhuǎn)移的石墨烯的表征。（a）9 cm × 7 cm石墨烯復(fù)合膜的俯視圖。（b）SEM圖像展示了通過IP技術(shù)制得的石墨烯復(fù)合材料膜的完整性
（比例尺為10 μm）。（c）SEM圖像顯示了通過ET技術(shù)制得的石墨烯復(fù)合材料膜的缺陷
（比例尺為10 μm）。（d）被完整的石墨烯復(fù)合膜覆蓋的指狀孔的SEM照片（比例尺為1 μm）。（e）PES原料、銅負(fù)載的石墨烯和PES-石墨烯復(fù)合膜的拉曼光譜。（f）AFM掃描圖像顯示4 μm × 4 μm石墨烯復(fù)合膜的形貌。
Figure 3.銅蝕刻導(dǎo)致石墨烯缺陷的演變。（a）石墨烯銅的SEM圖像，插圖是石墨烯晶界的光學(xué)顯微圖像。（b）石墨烯銅接觸硫代硫酸鈉（10g / 100mL）持續(xù)0.5秒后的SEM圖像。 插圖是蝕刻后產(chǎn)生的孔上懸浮石墨烯的特寫。（c）銅與硫代硫酸鈉（10g / 100mL）接觸1秒后的SEM圖像。插圖是懸空區(qū)域針孔的特寫。（d）石墨烯銅與硫代硫酸鈉（10g / 100mL）接觸3秒后的SEM圖像。插圖是石墨烯銅的孔上覆蓋的完全破碎的石墨烯的特寫。（箭頭指向石墨烯的殘留物）。
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Figure 4. （a）使用錯誤的配方通過IP技術(shù)制得的PES膜的SEM圖像。內(nèi)在應(yīng)力引起薄膜變形，石墨烯沒有粘附在PES膜上。（b）凝結(jié)后從PES復(fù)合膜石上剝離的石墨烯相互接觸（c）PES石墨烯復(fù)合膜的SEM圖像，孔徑約為500 nm，孔率較低。（d）PES石墨烯復(fù)合膜的SEM圖像，孔徑約為500 nm且具有高孔隙率的，會導(dǎo)致石墨烯缺陷。
本研究于2020年由深圳華大基因（BGI-Shenzhen）的 Ming Ni 發(fā)表于Nanoscale （https://doi.org/10.1039/C9NR09693K）
原文：Direct growth of a porous substrate on high-quality graphene via in situ phase inversion of a polymeric solution
