[發明專利]一種提拉法制備石墨烯透明導電薄膜的方法

有效

• 申請號: 201610566373.4
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN106277821B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 高超;彭蠡;莊寄涵;俞添
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C03C17/22
• 分類號: C03C17/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種提拉法制備超高導電石墨烯透明薄膜的方法，包括:在室溫條件下，將石英片清洗，干燥，表面氧化處理；在室溫條件下，將由低溫下制備而成的超大片氧化石墨烯和碘化氫按照一定質量比配制成分散溶液，然后在60?80℃恒溫處理5?15min；石英片在分散液中進行提拉處理，得到處理后的石英片；將裝有處理后的石英片的容器放入容器中，涂上凡士林進行密封，在85℃條件下，恒溫處理12?24h，即得。本發明的制備方法簡單，產量大；薄膜的透過率高，尺寸可控，分布均勻，穩定性好，并且導電性能良好。

技術領域

本發明屬于透明導電薄膜的制備領域，特別涉及一種提拉法制備超高導電石墨烯透明薄膜的方法。

背景技術

2004年，英國曼徹斯特大學A.K.Geim教授課題組運用機械剝離法成功制備石墨烯，推翻了完美二維晶體結構無法在非絕對零度下穩定存在的這一論斷。接著石墨烯優異的力學性質、電學性質、熱學性質、光學性質被相繼發現。石墨烯具有超大的理論比表面積，加之單片層結構所具有的優異性能，以石墨烯作為源頭材料的碳基材料得到了長足的發展和應用。同時，由于石墨烯優異的導電性能，因此也成為了制備透明導電膜的理想材料。

由于ITO(氧化銦錫)具有高的可見光透過率、低電阻的特點，目前市場上ITO透明導電薄膜仍占主要份額，但是ITO存在以下缺點：(1)ITO中的銦有劇毒，在制備的過程和應用的過程中會對人體造成危害；(2)ITO中的In2O3價格昂貴，成本較高；(3)ITO薄膜易受到氫等離子體的還原作用，功效降低；(4)在柔性襯底上的ITO薄膜會因為柔性襯底的彎曲而出現電導率下降的現象。因此，尋找高機械性能、低成本的薄膜材料成了科學界和生產界競相追逐的目標。具有高導電性和高透光率的石墨烯透明導電薄膜的出現正是順應了各方面的發展需求。

目前，石墨烯透明導電薄膜的制備方法主要有真空抽濾法、旋轉涂敷法、噴射涂敷法和化學氣相沉積法等。真空抽濾法制備的薄膜均勻性很好，膜的厚度也可通過分散液控制，但是薄膜的尺寸收到真空抽慮設備的限制，不能實現大面積制膜。旋轉涂敷法制備石墨烯薄膜過程中需主要控制氧化石墨烯分散液濃度和轉速兩個因素。濃度越高，薄膜更厚，粗糙度更大；轉速增加可加快溶劑揮發，使薄膜的厚度減小。噴射涂敷法效率高，可以制備大面積薄膜，但是所得薄膜的均勻性不好?；瘜W氣相沉積法是目前制備高性能、大面積的石墨烯薄膜的理想方法，但所需設備昂貴，制備工藝復雜，難以投入工業化生產。

由此可見，當前的制備方法還存在諸多缺陷。因此，尋找一種制備大面積，高穩定性，低成本，尺寸可控，高透過率的石墨烯透明導電薄膜的方法成了研究的重點。目前所用同類的提拉法制備的石墨烯透明導電薄膜性能不佳，不僅由于所用的氧化石墨烯原料碎片多，并且制備工藝有待改進。本發明提出來一種新型的制備超高導電性石墨烯透明薄膜的制備方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提拉法制備超高導電性石墨烯透明薄膜的方法，該方法制備方法簡單，產量大；薄膜的透過率高，尺寸可控，分布均勻，穩定性好，導電性能良好。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種提拉法制備石墨烯透明導電薄膜的方法，步驟如下：

(1)在室溫(25℃)條件下，將石英片清洗，干燥，表面氧化處理；

(2)在室溫條件下，將氧化石墨烯和碘化氫溶液分散于30ml水中，其中氧化石墨烯的濃度為1-2mg/ml,碘化氫最終的質量體積濃度為氧化石墨烯的0.1～0.2，即0.1～0.4mg/ml。

(3)將步驟2制備的氧化石墨烯和碘化氫的分散液在60-80℃下保溫5-15min，然后將步驟(1)處理后的石英片在分散液中進行提拉處理，在石英片表面制得氧化石墨烯薄膜；

(4)將步驟3處理后的石英片置于密閉容器中，在85℃條件下，保溫12-24h，即在石英片表面得到石墨烯透明導電薄膜。