基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜及其制备方法技术

本发明专利技术通过研究对茶籽副产品油茶果壳的资源化利用，制备高附加值可再生纳米新材料，对切实提高我国油茶种植人员经济收入和高值化利用油茶果壳，然后将该材料作为基底，与石墨烯/纳米银符合材料相结合制备出性能优异的导电膜材料，实现可持续绿色发展经济，为高质化利用油茶果壳资源和制备高性能的透明导电膜材料提供了一条新的技术途径。

Graphene / nano silver conductive film based on cellulose nanoscale substrate and its preparation method

The resource utilization of tea seed byproduct of Camellia oleifera shell through research, preparation of high value-added renewable new nanometer materials, to effectively improve our tea planting personnel income and utilization of Camellia oleifera shell high value, then the material as the substrate, combined with graphene / nano silver composite prepared conductive film material with excellent performance, to achieve sustainable development of the green economy, and provides a new approach for high quality transparent conductive film material using Camellia oleifera shell and preparing high performance resources.

【技术实现步骤摘要】
基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜及其制备方法
本专利技术涉及透明导电膜
，更具体的，涉及基于基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜及其制备方法。
技术介绍
由于透明导电膜具有优异的光电性能，因为被广泛的应用于各种光电器件中，目前主要的应用领域有：用作触摸屏、太阳能电池、场致发电器件、平面液晶显示以及电致变色显示器件中的电极材料等，柔性衬底透明导电膜的开发是透明导电膜的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、塑料液晶显示器、太阳能电池以及作为保温材料用于塑料大棚、玻璃粘贴膜等。纤维素纳米晶须具有较好的透光性和柔韧性，使其作为柔性透明材料的基底材料，利用高长径比和高结晶度的纳米纤维素制成膜材料，具有比传统膜材料更好的透光性和力学强度，比玻璃和高分子膜更加的轻质、柔性、可折叠、比强度和热稳定性。近年来，纤维素基导电复合材料已逐渐引起国内外学者的广泛关注，以纳米纤维素纤丝为碳源，与导电物质复合，经碳化后的复合材料可以作为电极材料，纤维素纳米晶须直径增加了与复合材料接触面积，生物炭纤维也可以作为高度导电的集电器，其高比面积和丰富的孔隙为电解液扩散提供了连续通道，并起到骨架之称的作用，增强电极循环特性，增加导电物质与电解液的界面面积，缩短了离子在氧化物内部的固态传输距离，从而达到提高综合电容性能的目的。油茶果壳中主要化学成分为粗纤维，含量达到73.4%。而纤维素纳米晶须是一种拥有纳米尺度的天然材料，广泛存在于木质纤维中，其直径长度从100nm到几微米不等，具有优异的刚性强度和杨氏模量。同时纤维素纳米晶须还具有高比表面积，作为纳米复合材料增强相。石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环保型碳质新材料，其厚度通常在10纳米以内，具有超大比表面积(2630m2/g)，是目前已知强度最高的材料(达130GPa)，其载流迁移率高达150,000cm2/Vs，热导率高达5150W(m·K)。目前还没有利用油茶果壳制备纤维素纳米晶须复合材料的研究，纤维素纳米晶须作为基底如果能与石墨烯复合作为导电膜，其导电率、透光率和弯曲强度都会有一个质的提升，但是采用石墨烯溶液其本身分散稳定性较差，片层容易聚集，并且价格昂贵，而氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性，氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于基于从油茶果壳中分离制备纤维素纳米晶须作为基底，采用氧化石墨烯为原料，通过与纳米银复合得到分散稳定的分散液，提供基于基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜制备方法，为高质化利用油茶果壳资源和制备高性能的透明导电膜材料提供了一条新的技术途径。本专利技术还提供采用上述方法制备得到的基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：提供基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜制备方法，包括以下步骤：S1.制备基底膜：S11.将晒干的油茶果壳截成小段，加入到的NaOH和Na2SO3混合溶液中，加热至85~90℃反应90min，得到综纤维素；S12.将步骤S1所得的综纤维素加入到KOH溶液中，加热至70~80℃反应90min，得到纤维素；S13.将步骤S2所得纤维素分散至蒸馏水中，滴加适量H2O2溶液进行漂白，得到漂白后的纤维素；S14.将步骤S3得到的纤维素分散至蒸馏水中，加入一定量的草酸，加热至90~100℃反应100min；S15.将步骤S4酸解之后的物料转移至离心机中，然后加入蒸馏水进行离心，收集淡蓝色的悬浮上清液，然后进行超声分散处理，得油茶果壳纤维素纳米晶须悬浮液，然后真空抽滤悬浮液，得基底膜；S2.制备石墨烯/纳米银分散液：S21.采用改进Hummers法制备氧化石墨烯，分散在去离子水中得到氧化石墨烯水溶液，然后通过超声剥离、离心处理得到氧化石墨烯胶体；S22.将氧化石墨烯胶体与水合肼按体积比100：0.15～0.2混合，采用调节pH值为10，搅拌均匀后置于98℃水浴中反应1～2h，得到石墨烯分散液；S23.将硝酸银水溶液加入到石墨烯分散液中，通过残留的肼将银离子还原成银纳米颗粒，得到石墨烯/纳米银分散液；S3.往步骤S1得到的基底膜上加入石墨烯/纳米银分散液，通过抽滤成膜，得到复合膜；S4.取出步骤S3所得复合膜，在85℃下进行热压干燥，最终形成基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜。优选地，所述步骤S11混合溶液中NaOH和Na2SO3的质量分数为4~5wt%，混合溶液中NaOH与Na2SO3的质量比为10~8:1。优选地，所述步骤S12中KOH溶液的质量分数为15~20wt%，综纤维素与KOH的质量比为15~20:1。优选地，所述步骤S13中H2O2溶液质量浓度为30wt%，纤维素与H2O2的质量比是5:1~2，在漂白时间为90min，漂白温度为65℃。优选地，所述步骤S14纤维素与蒸馏水的质量比为1:10，以纤维素的质量为对比，所述草酸的加入量为5~8mol/g。优选地，所述步骤S15离心和超声分散过程中，离心机转速为9000r/min，超声频率为50KHz，超声时间为15min。优选地，步骤S21中所述氧化石墨烯水溶液是由质量比1:1的氧化石墨烯和去离子水组成，所述超声剥离采用超声波清洗剂，功率为150W，频率40kHz，时间为2h，所述离心采用离心机，转速为3000rpm，时间为20min。优选地，所述步骤S22中采用28%氨水调节pH至10。优选地，步骤S23中所述硝酸银水溶液浓度为0.001～0.003M，所述硝酸银水溶液与石墨烯分散液的体积比为1:5～10。本专利技术还提供基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜，采用上述方法制备得到。相对现有技术，其本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过研究对茶籽副产品油茶果壳的资源化利用，制备高附加值可再生纳米新材料，对切实提高我国油茶种植人员经济收入和高值化利用油茶果壳，然后将该材料作为基底，与石墨烯/纳米银符合材料相结合制备出性能优异的导电膜材料，实现可持续绿色发展经济，为高质化利用油茶果壳资源和制备高性能的透明导电膜材料提供了一条新的技术途径。本专利技术选取油茶籽加工副产物油茶果壳作为研究对象，经碱法蒸煮、碱处理、TEMPO体系氧化和高压均质等主要步骤分离得到油茶果壳纤维素纳米晶须基底膜，具有大比表面积、高反应活性的油茶果壳纤维素纳米晶须其长径比较大，制得的基底膜表面均匀光滑，具有较高的柔韧性、透光性、力学和热力学性能。以本专利技术制得的纤维素纳米晶须为基底膜，与分散性能稳定的石墨烯/纳米银分散液复合，相比与石墨烯，得到复合透明导电膜导电性能优越，透光性较好，在室温至300℃区间具有良好的热稳定性。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。下述实施例仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的原材料和设备为本领域常规使用的原材料和设备。实施例1本实施例提供基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜制备方法，包括以下步骤：S1.制备基底膜：S11.将晒干的油茶果壳截成小段，加入到的NaOH和Na2SO3混合溶液中，加热至85℃反应90min，得到综本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.制备基底膜：S11.将晒干的油茶果壳截成小段，加入到的NaOH和Na2SO3混合溶液中，加热至85~90℃反应90min，得到综纤维素；S12.将步骤S1所得的综纤维素加入到KOH溶液中，加热至70~80℃反应90min，得到纤维素；S13.将步骤S2所得纤维素分散至蒸馏水中，滴加适量H2O2溶液进行漂白，得到漂白后的纤维素；S14.将步骤S3得到的纤维素分散至蒸馏水中，加入一定量的草酸，加热至90~100℃反应100min；S15. 将步骤S4酸解之后的物料转移至离心机中，然后加入蒸馏水进行离心，收集淡蓝色的悬浮上清液，然后进行超声分散处理，得油茶果壳纤维素纳米晶须悬浮液，然后真空抽滤悬浮液，得基底膜；S2.制备石墨烯/纳米银分散液：S21.采用改进Hummers法制备氧化石墨烯，分散在去离子水中得到氧化石墨烯水溶液，然后通过超声剥离、离心处理得到氧化石墨烯胶体；S22.将氧化石墨烯胶体与水合肼按体积比100：0.15～0.2混合，采用调节pH值为10，搅拌均匀后置于98℃水浴中反应1～2h，得到石墨烯分散液；S23.将硝酸银水溶液加入到石墨烯分散液中，通过残留的肼将银离子还原成银纳米颗粒，得到石墨烯/纳米银分散液；S3.往步骤S1得到的基底膜上加入石墨烯/纳米银分散液，通过抽滤成膜，得到复合膜；S4.取出步骤S3所得复合膜，在85℃下进行热压干燥，最终形成基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜。...

【技术特征摘要】
1.基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备基底膜：S11.将晒干的油茶果壳截成小段，加入到的NaOH和Na2SO3混合溶液中，加热至85~90℃反应90min，得到综纤维素；S12.将步骤S1所得的综纤维素加入到KOH溶液中，加热至70~80℃反应90min，得到纤维素；S13.将步骤S2所得纤维素分散至蒸馏水中，滴加适量H2O2溶液进行漂白，得到漂白后的纤维素；S14.将步骤S3得到的纤维素分散至蒸馏水中，加入一定量的草酸，加热至90~100℃反应100min；S15.将步骤S4酸解之后的物料转移至离心机中，然后加入蒸馏水进行离心，收集淡蓝色的悬浮上清液，然后进行超声分散处理，得油茶果壳纤维素纳米晶须悬浮液，然后真空抽滤悬浮液，得基底膜；S2.制备石墨烯/纳米银分散液：S21.采用改进Hummers法制备氧化石墨烯，分散在去离子水中得到氧化石墨烯水溶液，然后通过超声剥离、离心处理得到氧化石墨烯胶体；S22.将氧化石墨烯胶体与水合肼按体积比100：0.15～0.2混合，采用调节pH值为10，搅拌均匀后置于98℃水浴中反应1～2h，得到石墨烯分散液；S23.将硝酸银水溶液加入到石墨烯分散液中，通过残留的肼将银离子还原成银纳米颗粒，得到石墨烯/纳米银分散液；S3.往步骤S1得到的基底膜上加入石墨烯/纳米银分散液，通过抽滤成膜，得到复合膜；S4.取出步骤S3所得复合膜，在85℃下进行热压干燥，最终形成基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜。2.根据权利要求1所述基于纤维素纳米晶须基底的石墨烯/纳米银导电膜制备方法，其特征在于，所述步骤S11混合溶液中NaOH和Na2SO3的质量分数为4~5wt%，混合溶液中NaOH与Na2SO3的质量比为10~8:1。3.根据权利要求1所述基于纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：林前锋，李丽萍，
申请(专利权)人：湖南国盛石墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43