一种石墨烯/纳米银线透明导电膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及石墨烯复合材料领域，公开了一种石墨烯/纳米银线透明导电膜及其制备方法和应用。所述石墨烯/纳米银线透明导电膜制备方法包括：S1.制备氧化石墨烯，S2.二次超声分散，S3.玻璃衬底，S4.旋涂。本发明专利技术制备工艺简单，通过二次超声分散处理，得到分散均匀的单层氧化石墨烯水溶液，解决了现有技术氧化还原法制备得石墨烯膜片层不连续、重叠的问题。本发明专利技术氧化石墨烯仅需在改性后的玻璃基底上反应，通过APTS提高了附着力而不需要采用其它物理方法，并且无需二次转移石墨烯薄膜，采用分散均匀的单层氧化石墨烯溶液，优选石墨烯溶液和AgNWs水溶液浓度，采用旋涂工艺，保证了纳米银线在氧化石墨烯表面附加的稳定性。

A graphene / silver nano transparent conductive film and preparation method and application thereof

The invention relates to the field of graphene composites, discloses a graphene / silver nano transparent conductive film and preparation method and application thereof. The graphene / silver nano transparent conductive film preparation method comprises the following steps: preparation of S1. graphene oxide, S2. two ultrasonic dispersion, S3. glass substrate, S4. spin coating. The preparation process is simple, and the dispersed single-layer graphene oxide aqueous solution is obtained through the two ultrasonic dispersion treatment. It solves the problem that the graphene diaphragm layer is discontinuous and overlapped by the technology of oxidation-reduction. The invention of graphene oxide only reaction in the modified glass substrate after, through the APTS to improve the adhesion without using other physical methods, and without the two transfer of graphene films, the monolayer graphene oxide solution uniformly dispersed, preferably graphene and AgNWs aqueous solution concentration by spin coating process to ensure the stability of the silver nanowires, additional graphene oxide surface.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/纳米银线透明导电膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及石墨烯复合材料领域，更具体地，涉及一种石墨烯/纳米银线透明导电膜及其制备方法和应用。
技术介绍
石墨烯，是一种由sp2杂化的碳原子以六方形格子的形式成键，所形成的碳的二维平面单层结构，是碳的同素异形体。石墨烯是构建其他维数碳材料的基本单元，当它以包裹、卷绕和堆砌的方式变化时，可以分别形成零维的富勒烯、一维的碳纳米管和三维的石墨。石墨烯具有良好的电学与光学性能、力学性能、热传导性能以及极高的电荷载流子迁移率，同时还有出色的机械强度和柔韧性。石墨烯的这些性质，让它受到众多关注而迅速成为研究的热点。通过化学修饰处理的石墨烯及其衍生物更是具有特殊功能的材料，可用于晶体管、液晶装置、电化学生物传感器、超级电容器、燃料电池、太阳能电池等等。作为利用石墨烯形成大面积膜的方法，目前正在尝试的有化学气相沉积(简称CVD)法和氧化还原溶液法。现有技术CVD法设备水平需求高。在生产过程中，CVD法需要将碳源高温沉积于金属基质表面，然后通过转印的方法将石墨烯薄膜转移。然而，该方法不仅成本高，并且极易造成缺陷和孔隙，严重影响其横向导电效率。氧化还原溶液法因为不需要真空设备，能够显著降低成本，因此各国对该领域都在加紧研究。然而，氧化还原溶液法所得石墨烯为还原氧化石墨烯，其片层并不连续，为多层石墨烯片相互糅合组成的“碳饼”，采用氧化还原溶液法制成的石墨烯膜存在无法充分降低薄膜电阻的问题，该还原氧化石墨烯膜与普通石墨薄膜电阻及透明度类似甚至低于现有ITO薄膜产品。银(0.63×106S/cm)作为自然界导电性和电导率最高的金属，因而可以通过制备RGO/Ag复合材料来改善RGO导电性。目前国内外相关研究很多，中国专利CN102993995A公开了一种透明导电胶膜的制备方法，该方法使用热压的方法将纳米银线压在透明PET薄膜表面上；该方法工艺简单，所用设备价格低廉，但不足是热压法要加热、加压，成膜后容易形成气泡，薄膜容易变形。中国专利CN102820074A公开了一种用于光电器件的导电基板及其制备方法，该方法中为改善石墨烯导电薄膜的导电性，在其表面附加了一层纳米银线；虽然此法可有效改善该薄膜的导电性，但纳米银线附着在薄膜表面较容易脱落，且该薄膜并没有采用其他方法加固附着在表面的导电组分，影响导电薄膜的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的要解决的技术问题在于针对现有技术氧化还原法制备得石墨烯膜片层不连续，以及RGO/Ag复合材料的工艺存在的问题，提供一种分散性好单层石墨烯薄膜、并且不易变形、脱落的石墨烯/纳米银线透明导电膜制备方法。本专利技术还提供一种采用上述方法制备得到的石墨烯/纳米银线透明导电膜。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：提供一种石墨烯/纳米银线透明导电膜的制备方法，包括以下步骤：S1.制备氧化石墨烯：采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；S2.二次超声分散：将步骤S1制备得到的氧化石墨烯溶于水中进行二次超声分散，然后得到氧化石墨烯水溶液；S3.玻璃衬底：将玻璃衬底清洁、干燥以后，采用APTS进行表面处理，得到APTS改性玻璃衬底；S4.旋涂：对步骤S3得到的APTS改性玻璃衬底逐步旋涂氧化石墨烯水溶液、AgNWs水溶液，整个过程置于惰性气体氛围中，将制得的薄膜真空干燥以后，然后置于肼蒸汽中还原，最后将薄膜进行热处理，得到石墨烯/纳米银线透明导电膜；其中，步骤S2中第一次超声分散的温度为30～50℃、频率为10000～25000Hz、流速为1.0～4.0m3/h、循环搅拌速度为1000～2000r/min、超声分散时间为0.5～2.0h；第二次超声分散的温度为30～50℃、频率为18000～25000Hz、流速为2.0～5.0m3/h、循环搅拌速度为1000～2000r/min、超声分散时间为2～5h。本专利技术通过二次超声分散，得到单层氧化石墨烯水溶液，采用APTS改性的玻璃衬底，通过旋涂工艺最终制备得到石墨烯/纳米银线透明导电膜，不易变形、脱落。优选地，步骤S2中所述氧化石墨烯水溶液为0.02～0.04g/L。优选地，步骤S4中所述旋涂速度为100～140rpm，时间为10s。优选地，步骤S4中所述AgNWs水溶液为3.0～4mg/ml。优选地，步骤S4中所述惰性气体为氮气、氩气、氦气的一种或多种。优选地，步骤S4中所述薄膜热处理是指在200～220℃下热处理1h。优选地，步骤S4中所述还原时间为24h。优选地，步骤S4中所述薄膜真空干燥温度为100～140℃，时间为10～20min。本专利技术还提供一种采用上述方法制备得到的石墨烯/纳米银线透明导电膜，应用于太阳能电池、平板显示器或触摸屏领域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术制备工艺简单，通过二次超声分散处理，得到分散均匀的单层氧化石墨烯水溶液，解决了现有技术氧化还原法制备得石墨烯膜片层不连续、重叠的问题。本专利技术氧化石墨烯仅需在改性后的玻璃基底上反应，通过APTS提高了附着力而不需要采用其它物理方法，并且无需二次转移石墨烯薄膜，采用分散均匀的单层氧化石墨烯溶液，优选石墨烯溶液和AgNWs水溶液浓度，采用旋涂工艺，保证了纳米银线在氧化石墨烯表面附加的稳定性。本专利技术制备得到的石墨烯/纳米银线透明导电膜电学性能和光学性能优秀，相比传统的ITO薄膜产品，方阻为17～23欧/平方，透光率高于91％，该复合材料应用于太阳能电池、平板显示器或触摸屏领域，其应用前景可观。附图说明图1第一超声设备结构示意图。图2第二超声设备结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术。以下实施例仅为示意性实施例，并不构成对本专利技术的不当限定，本专利技术可以由
技术实现思路
限定和覆盖的多种不同方式实施。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、化合物和设备为本
常规试剂、化合物和设备。实施例1本实施例提供一种石墨烯/纳米银线透明导电膜制备方法，包括以下步骤：S1.制备氧化石墨烯：采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；S2.二次超声分散：将步骤S1制备得到的氧化石墨烯溶于水中进行二次超声分散，然后得到0.02g/L氧化石墨烯水溶液；S3.玻璃衬底：将玻璃衬底清洁、干燥以后，采用APTS进行表面处理，得到APTS改性玻璃衬底；S4.旋涂：在步骤S3得到的APTS改性玻璃衬底上滴入0.2mg/ml的氧化石墨烯水溶液，然后旋涂，旋涂速度为100rpm，时间为10s,整个过程置于惰性气体氛围中,然后在40～60℃下干燥5～10min；使用上述方法将3.0mg/ml的AgNWs水溶液涂覆在APTS改性玻璃衬底上，将制得的薄膜进行真空干燥，其中干燥温度为100℃，时间为20min，然后置于100℃肼蒸汽中还原24h，最后将薄膜进行在220℃下热处理1h，得到石墨烯/纳米银线透明导电膜；其中，步骤S2中第一次超声分散的温度为30～50℃、频率为10000～25000Hz、流速为1.0～4.0m3/h、循环搅拌速度为1000～2000r/min、超声分散时间为0.5～2.0h；第二次超声分散的温度为30～50℃、频率为18000～25000Hz、流速为2.0～5.0m3/h、循环搅拌速度为1000～2000r/min、超声分散时间为2～5h；步骤S4中惰性气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/纳米银线透明导电膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备氧化石墨烯：采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；S2.二次超声分散：将步骤S1制备得到的氧化石墨烯溶于水中进行二次超声分散，然后得到氧化石墨烯水溶液；S3.玻璃衬底：将玻璃衬底清洁、干燥以后，采用APTS进行表面处理，得到APTS改性玻璃衬底；S4.旋涂：对步骤S3得到的APTS改性玻璃衬底逐步旋涂氧化石墨烯水溶液、AgNWs水溶液，整个过程置于惰性气体氛围中，将制得的薄膜真空干燥以后，然后置于肼蒸汽中还原，最后将薄膜进行热处理，得到石墨烯/纳米银线透明导电膜；其中，步骤S2中第一次超声分散的温度为30～50℃、频率为10000～25000Hz、流速为1.0～4.0m

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/纳米银线透明导电膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备氧化石墨烯：采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；S2.二次超声分散：将步骤S1制备得到的氧化石墨烯溶于水中进行二次超声分散，然后得到氧化石墨烯水溶液；S3.玻璃衬底：将玻璃衬底清洁、干燥以后，采用APTS进行表面处理，得到APTS改性玻璃衬底；S4.旋涂：对步骤S3得到的APTS改性玻璃衬底逐步旋涂氧化石墨烯水溶液、AgNWs水溶液，整个过程置于惰性气体氛围中，将制得的薄膜真空干燥以后，然后置于肼蒸汽中还原，最后将薄膜进行热处理，得到石墨烯/纳米银线透明导电膜；其中，步骤S2中第一次超声分散的温度为30～50℃、频率为10000～25000Hz、流速为1.0～4.0m3/h、循环搅拌速度为1000～2000r/min、超声分散时间为0.5～2.0h；第二次超声分散的温度为30～50℃、频率为18000～25000Hz、流速为2.0～5.0m3/h、循环搅拌速度为1000～2000r/min、超声分散时间为2～5h。2.根据权利要求1所述石墨烯/纳米银线透明导电膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述氧化石墨烯水溶液为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：林荣铨，
申请(专利权)人：郴州博太超细石墨股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43