[發明專利]一種制造復合納米薄膜的方法

無效

• 申請號: 201410061492.5
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103862751A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 楊亞杰;楊曉潔;楊文耀;徐建華;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B32B15/20
• 分類號: B32B15/20;B32B9/00;C08G73/02;C08G61/12
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明涉及納米薄膜材料技術領域，尤其是涉及一種制造復合納米薄膜的方法。

背景技術

有機-無機納米復合材料是納米科技領域內的一項有基礎研究及應用價值的重要課題。這種材料是由無機相和有機相在納米范圍內結合而成的，兩相界面間存在著較強或較弱的化學鍵。有機-無機材料復合后會獲得集無機、有機、納米粒子的諸多特性于一身的新材料。這些新材料在光電、熱、生物、環保等領域有著新的應用。

利用納米材料對聚合物進行改性以開發具有納米功能特性的聚合物基無機納米復合材料是高分子材料領域研究的熱點之一。納米材料在聚合物基體中的均勻分散以及無機納米粒子與聚合物基體的優異的界面結合是實現聚合物基納米復合材料的功能化與高性能化兩大關鍵因素。復合材料界面是復合材料極為重要的微觀結構，界面的性質直接影響著復合材料的各項性能。

納米結構的導電聚合物，如聚苯胺、聚吡咯等，兼具電學和電化學活性，在高容量電化學電極及傳感器敏感材料方面應用廣泛。但目前的導電聚合物大多存在性能不穩定，機械性能不夠好的缺點。石墨烯表面富含含氧基團、比表面積高、面內導電性良好且力學性能優異，適宜制備石墨烯-導電聚合物復合電極材料來作為高性能的電化學電極及傳感器敏感材料。但是如何實現導電聚合物與石墨烯材料的良好界面匹配，并能夠有效的引入其它無機納米結構材料來增強各組份的協同效應是制造高性能無機-有機復合納米結構的關鍵因素。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種制造復合納米薄膜的方法，其中該方法制造的復合納米薄膜基于還原氧化石墨烯、導電聚合物和納米粒子的復合材料，通過三者之間的良好協同作用，充分發揮各組份的優點，從而在高比容復合電極及復合氣體敏感材料方面具有良好的應用前景。

本發明公開的技術方案包括：

提供了一種制造復合納米薄膜的方法，其特征在于，包括：將羧基化氧化石墨烯和納米粒子分散于有機溶劑中，獲得羧基化氧化石墨烯和納米粒子分散液；將所述羧基化氧化石墨烯和納米粒子分散液的至少一部分鋪展于LB膜槽中的含鐵離子水溶液表面，在所述三氯化鐵水溶液表面形成氧化石墨烯/三價鐵離子/納米粒子復合納米薄膜；用LB成膜法將所述氧化石墨烯/三價鐵離子/納米粒子復合納米薄膜的至少一部分轉移至基片表面；將所述氧化石墨烯/三價鐵離子/納米粒子復合納米薄膜中的三價鐵離子置換為三氯化鐵，獲得氧化石墨烯/三氯化鐵/納米粒子復合納米薄膜；將所述氧化石墨烯/三氯化鐵/納米粒子復合納米薄膜在導電聚合物單體氣氛中進行化學氣相聚合沉積，獲得氧化石墨烯/導電聚合物/納米粒子復合納米薄膜；將所述氧化石墨烯/導電聚合物/納米粒子復合納米薄膜中的氧化石墨烯還原為還原氧化石墨烯，獲得還原氧化石墨烯/導電聚合物/納米粒子復合納米薄膜。

本發明一個實施例中，所述將所述氧化石墨烯/導電聚合物/納米粒子復合納米薄膜中的氧化石墨烯還原為還原氧化石墨烯的步驟包括：將所述氧化石墨烯/導電聚合物/納米粒子復合納米薄膜置于水合肼中進行還原。

本發明一個實施例中，所述納米粒子為納米金、納米銀和/或納米二氧化鈦。

本發明一個實施例中，所述導電聚合物單體為苯胺、噻吩或者3,4-乙烯二氧噻吩。

本發明一個實施例中，所述基片為氧化銦錫或者鋁箔。

本發明一個實施例中，所述有機溶劑為甲酰胺或正丁醇的去離子水溶液。

本發明一個實施例中，所述將所述氧化石墨烯/三價鐵離子/納米粒子復合納米薄膜中的三價鐵離子置換為三氯化鐵的步驟包括：將所述氧化石墨烯/三價鐵離子/納米粒子復合納米薄膜置于氯化氫氣體環境中進行反應。

本發明一個實施例中，所述羧基化氧化石墨烯和納米粒子分散液中，所述羥基化氧化石墨烯的濃度為10毫克/毫升至20毫克/毫升，所述納米粒子的濃度為1毫克/毫升至5毫克/毫升。

本發明一個實施例中，所述三氯化鐵水溶液中，三氯化鐵的濃度為2摩爾/升至4摩爾/升。

本發明實施例所提供的制造復合納米薄膜的方法中，采用了一種多層復合納米結構，包括還原氧化石墨烯、導電聚合物、納米粒子，通過碳基納米材料、導電聚合物和納米粒子之間的良好協同效應，可以大大增加復合納米薄膜中的比表面積；另外，復合納米薄膜中的多組份可以實現對多種氣體的敏感，實現對氣體響應的高選擇性。因此該復合納米薄膜在高比容電極及氣體敏感材料方面均具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的制造復合納米薄膜的方法的流程示意圖。

圖2是沉積于柔性ITO的根據本發明的實施例的方法制造的復合納米薄膜結構的示意圖。