一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：以二水乙酸锌和九水硝酸铝为反应物，以乙二醇甲醚作溶剂，乙醇胺作稳定剂，通过水解、缩合和陈化得到AZO溶胶；把石墨烯片状粉末加入AZO溶胶中，超声振荡使二者充分混合，制得镀膜液；将上述制备的镀膜液均匀涂覆在基片上，热处理使其结晶，如此重复多次操作直到得到所需厚度的薄膜；在还原性气氛下热处理使膜层充分结晶固化得到复合薄膜。本发明专利技术的优点：采用石墨烯与AZO复合，制备出石墨烯/AZO复合薄膜，以及在AZO薄膜原有基础上提高其导电性能及其透光率，该方法制备的AZO薄膜能够应用于太阳能电池、透明薄膜晶体管、低辐射窗口和电子触摸屏领域。 1

【技术实现步骤摘要】
一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法
本专利技术涉及玻璃表面镀膜
，特别涉及一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法。
技术介绍
AZO薄膜是在氧化锌晶体结构中掺入化学元素周期表第Ⅲ族元素铝制备的透明导电膜，是一种可见光透明的宽带隙氧化物半导体材料。在太阳能电池、透明薄膜晶体管、低辐射窗口、电子触摸屏等方面发挥重要作用。磁控溅射法、脉冲激光沉积法制备的氧化锌基薄膜品质高，但需要复杂的真空设备，生产效率低，需要高纯靶材，成分调整困难，成膜面积受到限制。喷雾热分解法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法等都可以实现低成本、大面积成膜，但其工艺还有待进一步改进，提高AZO膜的导电性和透明性。溶胶-凝胶技术试制金属有机或无机化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，在溶胶或凝胶状态下成型，再经热处理转化为氧化物膜的湿化学方法。石墨烯具有很高的载流子迁移率。另外，单层的石墨烯透光率高达97.7%，几乎完全透明，4层的化学沉积石墨烯仍具有约90%的透过率，高于商业化的ITO、FTO和AZO薄膜的透过率。因此，理论上石墨烯是一种良好的透明导电膜材料。作为由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状材料，现阶段尚没有把石墨烯优良的光电性能为其在sol-gel法制备AZO薄膜中的应用方法以供使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中存在的缺点，而提出的一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、以二水乙酸锌和九水硝酸铝为反应物，以乙二醇甲醚作溶剂，乙醇胺作稳定剂，通过水解、缩合和陈化得到AZO溶胶；步骤二、把石墨烯片状粉末加入AZO溶胶中，超声振荡使二者充分混合，制得镀膜液；步骤三、将上述制备的镀膜液均匀涂覆在基片上，热处理使其结晶，结晶后，再次涂覆镀膜液和热处理结晶，如此重复多次操作直到得到所需厚度的薄膜；步骤四、薄膜达到目标厚度后，在还原性气氛下进一步进行热处理使膜层充分结晶固化，得到复合薄膜。在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：步骤一中陈化时间为24h-48h。步骤二中所述石墨烯片状粉末粒径为10nm-400nm，其添加量为所述AZO溶胶的质量的0.01%-1%。步骤二中超声振荡时间为36h-48h，石墨烯片状粉末在AZO溶胶中充分混合后静置70h-80h。步骤三中热处理的温度为350℃-420℃，每次热处理维持时间8min-10min。步骤四中在还原气氛下进行的热处理温度为500℃-530℃，时间为1h-1.5h。本专利技术的优点在于：本专利技术采用石墨烯与AZO复合，制备出石墨烯/AZO复合薄膜，以及在AZO薄膜原有基础上提高其导电性能及其透光率，该方法制备的AZO薄膜能够应用于太阳能电池、透明薄膜晶体管、低辐射窗口和电子触摸屏等领域。附图说明图1是本专利技术的表面扫描电镜图像；图2是图1的横断面扫描电镜图像。具体实施方式为了使本专利技术更加清楚明白，以下结合附图对本装置详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一、本专利技术提供的一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、以32.926g的二水乙酸锌和0.283g的九水硝酸铝为反应物，以190ml的乙二醇甲醚作溶剂，以9ml的乙醇胺作稳定剂，先把乙二醇甲醚与乙醇胺混合搅拌30min，然后加入二水合乙酸锌、九水合硝酸铝，继续搅拌30min。移入四孔烧瓶，60℃水浴，搅拌5h，陈化24h，得到AZO溶胶。步骤二、通过现有的化学还原氧化石墨烯法制备石墨烯，把粒径为100nm的石墨烯片状粉末加入AZO溶胶中，石墨烯加入量分别为0.093g，将AZO溶胶与石墨烯粉末的混合液超声48h，然后静置72h制得镀膜液。步骤三、将上述制备的镀膜液均匀涂覆在基片上，基片采用硅酸盐玻璃，在镀膜前，硅酸盐玻璃依次使用乙醇、丙酮和去离子水在超声条件下洗涤15min，然后使用氮气干燥。干燥后采用旋涂机进行旋涂法涂膜，涂膜时，先设置旋涂机转速为1000rpm，向基片滴涂镀膜液，涂10s，然后设置旋涂机转速为3000rpm涂30s，涂膜后，放入温度为420℃的马弗炉保温9min，去除有机残余物，使薄膜初步结晶。再次旋涂和热处理，如此重复，直至涂覆10层薄膜达到所需厚度的薄膜。步骤四、薄膜达到目标厚度后，在还原性气氛下进一步进行热处理使膜层充分结晶固化，原性气氛为95%体积分数的氮气和5%体积分数的氢气热处理温度为530℃，时间为1.2h，制备得到添加有石墨烯的透明导电AZO复合薄膜。复合薄膜制备后进行样品测试，使用四探针方块电阻仪，取值为每个薄膜样品9个不同位置测试，得到平均值电阻值为9Ω，可见光透过率使用U4100分光光度计测试，扫描光源波长范围为380nm-780nm，测得的可见光透过率为96.9%，本方案制备的复合薄膜薄膜表面和横断面的场发射扫描电子显微镜图像，如图1和图2所示。实施例二、在实施例一的基础上，在步骤三中热处理的温度为350℃，步骤四热处理的温度为500℃，样品测试时，平均值电阻值为31Ω，可见光透过率为95.0%。实施例三、在实施例一的基础上，在步骤一中九水硝酸铝的质量为0.566g，步骤二中加入的石墨烯质量为0.46g，在步骤三中热处理的温度为350℃，步骤四热处理的温度为500℃，样品测试时，平均值电阻值为22Ω，可见光透过率为94.3%。实施例四、在实施例一的基础上，在步骤一中九水硝酸铝的质量为0.566g，步骤二中加入的石墨烯质量为0.46g，样品测试时，平均值电阻值为12Ω，可见光透过率为95.5%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、以二水乙酸锌和九水硝酸铝为反应物，以乙二醇甲醚作溶剂，乙醇胺作稳定剂，通过水解、缩合和陈化得到AZO溶胶；步骤二、把石墨烯片状粉末加入AZO溶胶中，超声振荡使二者充分混合，制得镀膜液；步骤三、将上述制备的镀膜液均匀涂覆在基片上，热处理使其结晶，结晶后，再次涂覆镀膜液和热处理结晶，如此重复多次操作直到得到所需厚度的薄膜；步骤四、薄膜达到目标厚度后，在还原性气氛下进一步进行热处理使膜层充分结晶固化，得到复合薄膜。2.根据权利要求1所述的一种添加石墨烯的AZO复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤一中陈化时间为24h-48h。3.根据权利要求1所述的一种添加石...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍田，王东，甘治平，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34