一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，即首先将氧化石墨烯溶液铺展在LB制膜仪的水相界面上，静止10‑60min后得到氧化石墨烯片层；然后，将碳纳米管溶液均匀地铺展在LB制膜仪的氧化石墨烯片层上，静止10‑30min后得到的石墨烯/碳纳米管复合材料；然后将其提拉、转移到透明基底上，常温下经水合肼进行还原0.5‑48h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜，由于其具有较高的透明度和较好的光电性能，可应用于柔性显示器件的制备。本发明专利技术的制备方法过程简单，可操作性强。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，属于材料学领域。
技术介绍
石墨烯，是指紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的单层碳原子，它是构建其他炭材料的基本结构单元。因其特殊的二维晶体结构，以及优异的性能，如较高的杨氏模量、较强的机械强度、高电子迁移率、高导热系数、高比表面积、高透明度、磁铁性等，石墨烯在透明导电薄膜、复合材料、催化材料、储能材料、气体传感器及气体存储领域具有很好的发展前景。目前复合透明导电薄膜的制备方法有很多种，比如转移印花法、浸渍涂敷法、喷涂法、旋转涂敷法、棍棒涂布法、电泳沉积法等，然而这些方法都不能在分子层面控制纳米材料的行为，因此所制备的薄膜容易使原材料发生堆积、分布不均匀等现象，从而导致所制备的透明导电薄膜透明度不高、导电性能受到限制；yang等人以LB膜分析仪制备石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜(RSCAdvances,2015,5，23650-23657)，采用先提拉一层氧化石墨烯，再提拉一层碳纳米管的分步方式进行，因此制备过程具有制备过程复杂，同时存在制备周期长、制备效率低等技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了解决上述的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜制备过程复杂，同时存在制备周期长、效率低等技术问题而提供一种利用LB制膜技术制备石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的方法，该制备方法具有制备过程简单，可操作性强，同时存在制备周期短、效率高等的优点。本专利技术的技术方案一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，即利用Langmuir-Blodgett制膜技术，首先将透明基底进行超声清洗、亲水性处理、烘干；然后把氧化石墨烯铺展在LB制膜仪的水相界面上，静止0-60min后，然后再将碳纳米管均匀地铺展在LB制膜仪的水相界面上，静止0-30min,然后再将得到的石墨烯/碳纳米管控制提拉速度为0.1-10mm/min进行提拉1-100次后转移到烘干的透明基底上，然后在常温下经过水合肼还原0.5-48h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜，其制备过程具体包括以下步骤：(1)、将透明基底依次用丙酮、去离子水、酒精分别超声清洗15min，然后用体积百分比浓度为1-28％的氨水浸泡0.5-48h，控制温度为30-60℃进行烘干备用；所述的透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯，透光度为70-98％；上述的丙酮、去离子水、酒精超声清洗的条件均为：控制温度为10-30℃、频率为20-130KHz；(2)、甲醇水溶液的制备将甲醇溶于水中，混合均匀，得到体积百分比浓度为35-95％甲醇水溶液，备用；(3)、氧化石墨烯水溶液的制备将氧化石墨烯加入到水中，轻轻摇晃使氧化石墨烯溶解均匀，得到浓度为0.01-3mg/ml的氧化石墨烯水溶液，备用；(4)、碳纳米管水溶液的制备将碳纳米管加入到水中，在超声分散的条件下混合均匀后得到浓度为0.01-3mg/ml的碳纳米管水溶液，备用；超声分散的条件：控制温度为10-30℃、频率为20-60KHz；所述的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；(5)、将步骤(2)所得的甲醇水溶液、步骤(3)所得的氧化石墨烯水溶液进行混合均匀，得到氧化石墨烯溶液备用；上述混合所用的甲醇水溶液、氧化石墨烯水溶液的量，按氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯：甲醇水溶液为1g:10-1000ml的比例计算；(6)、将步骤(2)所得的甲醇水溶液、步骤(4)所得的碳纳米管水溶液进行混合均匀，得到碳纳米管溶液备用；上述混合所用的甲醇水溶液、碳纳米管水溶液的用量，按碳纳米管水溶液中的碳纳米管：甲醇水溶液为1g:10-1000ml的比例计算；(7)、取5-20ml步骤(5)所得的氧化石墨烯溶液，逐滴滴加在LB制膜仪的水相界面上，静止10-60min，得到氧化石墨烯片层；LB制膜仪的水槽尺寸范围优选为长5-100cm、宽5-100cm；(8)、取5-10ml步骤(6)所得的碳纳米管溶液，均匀地滴加在LB制膜仪的氧化石墨烯片层上，静止10-30min，在LB制膜仪的水相界面上得到石墨烯/碳纳米管复合材料；(9)、将步骤(8)所得的石墨烯/碳纳米管复合材料控制提拉速度为1-10mm/min进行提拉1-100次后转移到经步骤(1)处理后的透明基底上，然后常温下经过水合肼还原0.5-48h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜。上述所得的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜，由于其具有较高的透明度和较好的光电性能，因此其可应用于柔性显示器件的制备。本专利技术的有益效果和已有技术相比，本专利技术的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，由于本专利技术是将疏水性的碳纳米管溶液滴加在氧化石墨烯片层之上，省去了碳纳米管的亲水性处理过程，因此具有制备方法简单，可操作性强的优点。进一步，和已有技术相比，本专利技术的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，由于本专利技术采用氧化石墨烯与碳纳米管两种材料同时提拉后转移，因此具有制备周期短、效率高的优点。进一步，本专利技术的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法得到的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜，具有较高的透明度和较好的光电性能。综上所述，本专利技术的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，由于具有制备方法简单，可操作性强，同时具有制备周期短、效率高等优点，因此可规模化生产。附图说明图1a、实施例1所得到的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜表面形态的原子力显微镜(AFM)照片；图1b、实施例1所得到的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜表面截面高度的原子力显微镜(AFM)照片；图1c、实施例1所得到的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜三维立体形貌的原子力显微镜(AFM)照片；图2、实施例1所得到的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的透光性能表征；图3、实施例1-4所得到的石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的光电性能表征。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术进一步进行说明，但并不限制本专利技术的实施。本专利技术的各实施例中所用的LB制膜仪，型号Medium，LB制膜仪的水槽尺寸范围为长5-100cm、宽5-100cm，KSVNIMA公司生产。本专利技术各实施例中所用的原料均为普通市售。实施例1一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将透明基底依次用丙酮、去离子水、酒精分别超声清洗15min、然后用体积百分比浓度为28％的氨水浸泡0.5h，然后控制温度为40℃进行烘干备用；所述的透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯，透光度为70-98％；丙酮、去离子水、酒精超声清洗的条件均为：控制温度为30℃、频率为130KHz；(2)、甲醇水溶液的制备将甲醇溶于水中，混合均匀，得到体积百分比浓度为95％甲醇水溶液，备用；(3)、氧化石墨烯水溶液的制备将氧化石墨烯加入到水中，轻轻摇晃使氧化石墨烯溶解均匀，得到浓度为0.01mg/ml的氧化石墨烯水溶液，备用；(4)、碳纳米管水溶液的制备将碳纳米管加入到水中，然后控制温度为30℃、频率为20KHz超声混合均匀，得到浓度为0.01mg/ml的碳纳米管水溶液，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管；(5)、将步骤(2)所得的甲醇水溶液、步骤(3)所得的氧化石墨烯水溶液进行混合均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：首先，将氧化石墨烯溶液铺展在LB制膜仪的水相界面上，静 止10‑60min后，在LB制膜仪的水相界面上得到氧化石墨烯片层；然后，将碳纳米管溶液均匀地铺展在LB制膜仪的氧化石墨烯片层上，静止10‑30min，在LB制膜仪的水相界面上得到的石墨烯/碳纳米管复合材料；然后，将得到的石墨烯/碳纳米管复合材料控制提拉速度为1‑10mm/min进行提拉1‑100次后转移到透明基底上，常温下经水合肼进行还原0.5‑48h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：首先，将氧化石墨烯溶液铺展在LB制膜仪的水相界面上，静止10-60min后，在LB制膜仪的水相界面上得到氧化石墨烯片层；然后，将碳纳米管溶液均匀地铺展在LB制膜仪的氧化石墨烯片层上，静止10-30min，在LB制膜仪的水相界面上得到的石墨烯/碳纳米管复合材料；然后，将得到的石墨烯/碳纳米管复合材料控制提拉速度为1-10mm/min进行提拉1-100次后转移到透明基底上，常温下经水合肼进行还原0.5-48h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜。2.如权利要求1所述的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于所述的透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯，透光度为70-98%。3.如权利要求2所述的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤：（1）、将透明基底依次用丙酮、去离子水、酒精分别控制温度为10-30℃、频率为20-130KHz进行超声清洗15min，然后用体积百分比浓度为1-28%的氨水浸泡0.5-48h，控制温度为30-60℃进行烘干备用；（2）、甲醇水溶液的制备将甲醇溶于水中，混合均匀，得到体积百分比浓度为35-95%甲醇水溶液，备用；（3）、氧化石墨烯水溶液的制备将氧化石墨烯加入到水中，轻轻摇晃使氧化石墨烯溶解均匀，得到浓度为0.01-3mg/ml的氧化石墨烯水溶液，备用；（4）、碳纳米管水溶液的制备将碳纳米管加入到水中，在超声分散的条件下混合均匀后得到浓度为0.01-3mg/ml的碳纳米管水溶液，备用；超声分散的条件：控制温度为10-30℃、频率为20-60KHz；所述的碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；（5）、将步骤（2）所得的甲醇水溶液、步骤（3）所得的氧化石墨烯水溶液进行混合均匀，得到氧化石墨烯溶液备用；上述混合所用的甲醇水溶液、氧化石墨烯水溶液的量，按氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯：甲醇水溶液为1g:10-1000ml的比例计算；（6）、将步骤（2）所得的甲醇水溶液、步骤（4）所得的碳纳米管水溶液进行混合均匀，得到碳纳米管溶液备用；上述混合所用的甲醇水溶液、碳纳米管水溶液的用量，按碳纳米管水溶液中的碳纳米管：甲醇水溶液为1g:10-1000ml的比例计算；（7）、取5-20ml步骤（5）所得的氧化石墨烯溶液，逐滴滴加在LB制膜仪的水相界面上，静止10-60min，得到氧化石墨烯片层；LB制膜仪的水槽尺寸为长5-100cm、宽5-100cm；（8）、取5-10ml步骤（6）所得的碳纳米管溶液，均匀地滴加在LB制膜仪的氧化石墨烯片层上，静止10-30min，在LB制膜仪的水相界面上得到石墨烯/碳纳米管复合材料；（9）、将步骤（8）所得的石墨烯/碳纳米管复合材料控制提拉速度为1-10mm/min进行提拉1-100次后转移到经步骤（1）处理后的透明基底上，然后常温下经过水合肼还原0.5-48h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜。4.如权利要求3所述的一种石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将透明基底依次用丙酮、去离子水、酒精分别控制温度为30℃、频率为130KHz进行超声清洗15min，然后用体积百分比浓度为28%的氨水浸泡0.5h，控制温度为40℃进行烘干备用；步骤（2）中，甲醇水溶液的体积百分比浓度为95%；步骤（3）中，氧化石墨烯水溶液的浓度为0.01mg/ml；步骤（4）中，碳纳米管水溶液的浓度为0.01mg/ml；超声分散的条件：控制温度为30℃、频率为20KHz；所述的碳纳米管为单壁碳纳米管；步骤（5）中，混合所用的甲醇水溶液、氧化石墨烯水溶液的量，按氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯：甲醇水溶液为1g:10ml的比例计算；步骤（6）中，混合所用的甲醇水溶液、碳纳米管水溶液的用量，按碳纳米管水溶液中的碳纳米管：甲醇水溶液为1g:10ml的比例计算；步骤（7）中，取5ml步骤（5）所得的氧化石墨烯溶液，逐滴滴加在LB制膜仪的水相界面上，静止10min，得到氧化石墨烯片层；步骤（8）中，取5ml步骤（6）所得的碳纳米管溶液，均匀地滴加在LB制膜仪的氧化石墨烯片层上，静止10min，在LB制膜仪的水相界面上得到石墨烯/碳纳米管复合材料；步骤（9）中，将步骤（8）所得的石墨烯/碳纳米管复合材料控制提拉速度为1mm/min进行提拉1次后转移到经步骤（1）处理后的透明基底上，然后常温下经过水合肼还原0.5h,得到石墨烯/碳纳米管复合透明导电薄膜。5.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：师利芳，刘君哲，董明明，杨俊和，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31