一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜及其制备方法，其中，柔性透明导电薄膜包括透明基底和形成在透明基底表面的碳纳米管薄膜，碳纳米管薄膜表面还形成有导电聚合物层；其中，碳纳米管薄膜经鞣花酸非共价改性处理和金纳米粒子p型掺杂处理。利用鞣花酸分子与碳纳米管间的π

【技术实现步骤摘要】
一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电子器件
，特别是基于金纳米粒子p型掺杂的改性碳纳米管/PEDOT：PSS双层构造复合柔性透明导电薄的制备，具体涉及一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]透明导电薄膜(TCFs)主要包括金属膜体系、氧化物膜体系、其他化合物膜体系、聚合物膜体系、复合膜体系等。目前，金属体系和氧化物体系的研究最为广泛。TCFs主要被用作光电设备的窗口材料。ITO薄膜，是一种n型导电半导体材料，表现出高导电性、高可见光透过率、出色的机械硬度和优异的化学稳定性。它是液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、有机发光二极管(OLED)、触摸板、太阳能电池和其他具有透明电极的电子仪器最广泛的应用透明导电薄膜材料。随着液晶显示器(LCD)的普及以及智能移动电话和平板电脑的迅速发展，对ITO的需求也在迅速增长。
[0003]然而，铟作为一种稀有金属，是ITO的主要成分，其分布范围小且分散。因此，其缺点之一是铟资源有限，而且价格高。此外，最常用于ITO的磁控溅射沉积工艺需要一个真空环境和昂贵的设备，这大大增加了生产技术难度和成本。最后，ITO相对较脆，缺乏柔韧性，难以弯曲，导致ITO不能满足柔性触摸屏的应用要求。
[0004]因此，我们设计了一种简单的薄膜制备方式，与PEDOT：PSS一起构建了金粒子p型掺杂的非共价改性碳纳米管双层构造复合透明导电薄膜。利用鞣花酸分子(EA)与碳纳米管间的π
‑/>π共轭作用，将EA分子吸附在碳纳米管表面，从而增加碳纳米管表面的活性位点，以实现更好的金纳米粒子掺杂效果。PEDOT：PSS能够进一步降低薄膜的粗糙度，与碳纳米管间的协同效应，能够有效降低薄膜电阻并提高薄膜的机械性能，从而在OLED的实际应用中表现良好，并且能够满足柔性电子器件的应用要求。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜及其制备方法，以解决现有技术中存在的相关技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜，包括透明基底和形成在所述透明基底表面的碳纳米管薄膜，所述碳纳米管薄膜表面还形成有导电聚合物层；
[0008]其中，所述碳纳米管薄膜经鞣花酸非共价改性处理和金纳米粒子p型掺杂处理。
[0009]进一步地，所述透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0010]进一步地，所述导电聚合物层为聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)PEDOT：PSS。
[0011]进一步地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，其纯度为95wt.％，直径小于2nm，长度
大于5μm。
[0012]进一步地，其中，鞣花酸粉末为AR级；金纳米粒子p型掺杂处理采用HAuCl4·
3H2O水溶液，HAuCl4·
3H2O粉末纯度大于99％。
[0013]根据本专利技术的第二方面，本申请提供了柔性透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0014](1)将碳纳米管与鞣花酸按照一定比例在加热搅拌的条件下实现鞣花酸分子对碳纳米管的非共价改性，然后通过离心、洗涤、干燥得到改性的碳纳米管粉末；将改性的碳纳米管粉末用蒸馏水和一定量的十二烷基苯磺酸钠混合超声分散，获得改性碳纳米管分散液，将其喷涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上，制得鞣花酸改性的碳纳米管薄膜；
[0015](2)将步骤(1)中得到的碳纳米管薄膜置于一定浓度的硝酸中进行处理，以去除绝缘的十二烷基苯磺酸钠，然后用蒸馏水冲洗，浸渍后，将获得的改性碳纳米管薄膜置于配制好的一定浓度的四氯金酸溶液中浸渍一定时间，通过碳纳米管与Au
4+
之间的电荷转移，实现金纳米粒子的p型掺杂；
[0016](3)以旋涂或者喷涂方式在掺杂金纳米粒子的鞣花酸改性碳纳米管薄膜上旋涂一层聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，将薄膜在乙二醇中浸泡20
‑
40分钟之后，将薄膜取出，用乙醇进行冲洗，最后在100
‑
120℃下干燥，获得高性能的金纳米粒子掺杂的改性碳纳米管/PEDOT：PSS双层结构的复合柔性透明导电薄膜。
[0017]进一步地，其中，步骤(1)中，制备鞣花酸改性碳纳米管分散液的方法为：
[0018]首先，将碳纳米管与鞣花酸粉末以1:(3
‑
6)的质量比在蒸馏水中混合，然后将混合物在60
‑
80℃下搅拌20
‑
30小时；
[0019]随后，通过离心、洗涤、干燥，获得鞣花酸改性碳纳米管粉末；
[0020]之后，将得到的改性碳纳米管粉末和分散剂十二烷基苯磺酸钠以1：(5
‑
15)的比例分散于蒸馏水中，在超声波破碎机中以100
‑
300W的功率超声处理30
‑
60分钟；
[0021]最后，将混合物在6000
‑
9000rpm下离心20
‑
60分钟，从收集的80％上清液中获得改性碳纳米管分散液。
[0022]进一步地，其中，步骤(2)中，制备p型金掺杂的改性碳纳米管透明导电薄膜的方法为：
[0023]将改性碳纳米管薄膜置于10
‑
15mmol/L的四氯金酸溶液中浸渍10
‑
30分钟，然后取出，用蒸馏水洗去薄膜表面残留的四氯金酸溶液后，将其在100
‑
120℃的条件下烘干。
[0024]进一步地，其中，步骤(3)中，制备掺杂金纳米粒子的鞣花酸改性碳纳米管薄膜/PEDOT：PSS双层构造的复合柔性透明导电薄膜的方法为：
[0025]将金掺杂的改性碳纳米管透明导电薄膜置于旋涂机上，以1000
‑
3000rpm的转速以及30
‑
60s的时间间隔将PEDOT：PSS层旋涂于薄膜之上，或者喷涂方法喷涂于薄膜之上，将薄膜在100
‑
120℃下干燥。
[0026]进一步地，所述聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)溶液浓度为1.3wt.％。
[0027]根据本专利技术的第三方面，提供了掺杂金纳米粒子的鞣花酸改性碳纳米管/PEDOT：PSS双层构造的复合柔性透明导电薄膜作为阳极材料制备柔性OLED器件的应用，其中，采用真空蒸镀的方式制备OLED光电器件。
[0028]本专利技术具有如下优点：
[0029]本申请提供了一种简单的柔性透明导电薄膜的制备方式，与PEDOT：PSS一起构建了金粒子p型掺杂的非共价改性碳纳米管双层构造复合透明导电薄膜。利用鞣花酸分子(EA)与碳纳米管间的π
‑
π共轭作用，将EA分子吸附在碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，包括透明基底和形成在所述透明基底表面的碳纳米管薄膜，所述碳纳米管薄膜表面还形成有导电聚合物层；其中，所述碳纳米管薄膜经鞣花酸非共价改性处理和金纳米粒子p型掺杂处理。2.如权利要求1所述的非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯。3.如权利要求1所述的非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述导电聚合物层为聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)PEDOT：PSS。4.如权利要求1所述的非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，其纯度为95wt.％，直径小于2nm，长度大于5μm。5.如权利要求1所述的非共价改性碳纳米管柔性透明导电薄膜，其特征在于，其中，鞣花酸粉末为AR级；金纳米粒子p型掺杂处理采用HAuCl4·
3H2O水溶液，HAuCl4·
3H2O粉末纯度大于99％。6.柔性透明导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将碳纳米管与鞣花酸按照一定比例在加热搅拌的条件下实现鞣花酸分子对碳纳米管的非共价改性，然后通过离心、洗涤、干燥得到改性的碳纳米管粉末；将改性的碳纳米管粉末用蒸馏水和一定量的十二烷基苯磺酸钠混合超声分散，获得改性碳纳米管分散液，将其喷涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上，制得鞣花酸改性的碳纳米管薄膜；(2)将步骤(1)中得到的碳纳米管薄膜置于一定浓度的硝酸中进行处理，以去除绝缘的十二烷基苯磺酸钠，然后用蒸馏水冲洗，浸渍后，将获得的改性碳纳米管薄膜置于配制好的一定浓度的四氯金酸溶液中浸渍一定时间，通过碳纳米管与Au
4+
之间的电荷转移，实现金纳米粒子的p型掺杂；(3)以旋涂或者喷涂方式在掺杂金纳米粒子的鞣花酸改性碳纳米管薄膜上旋涂一层聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，将薄膜在乙二醇中浸泡20
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40分钟之后，将薄膜取出，用乙醇进行冲洗，最后在100
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120℃下干燥，获得高性能的金纳米粒子掺杂的改性碳纳米管/...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿宏章，李敏，鲍泽龙，
申请(专利权)人：宁波碳源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：