[發(fā)明專利]一種紙基石墨烯-p型氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710750831.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107393980B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊紅梅;張彥;胡孟蘇;李麗;顏梅;葛慎光;于京華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0224
• 分類號(hào): H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 高強(qiáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種紙基石墨烯?p型氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法，首先以紙作為基底，利用原位還原法制備紙基石墨烯電極，然后通過(guò)電位溶出分析法在紙基石墨烯電極的電沉積區(qū)域沉積八面體形狀的p型氧化亞銅，獲得紙基石墨烯?p型氧化亞銅復(fù)合材料。該制備方法簡(jiǎn)單、快速，有利于大批量生產(chǎn)?；诩堊陨淼睦w維網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)、石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電性和p型氧化亞銅獨(dú)特的八面體形貌，該紙基復(fù)合材料具有大的表面積、良好的導(dǎo)電性和較強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收能力。這種獨(dú)特的性能有利于極大地提高光電轉(zhuǎn)換效率，使其在光電化學(xué)領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是一種紙基石墨烯-p型氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

氧化亞銅作為一種窄帶隙的半導(dǎo)體納米材料，由于其成本低、毒性小、原材料豐富、可見(jiàn)光吸收效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。氧化亞銅可分為p型和n型兩種類型。對(duì)于以氧化亞銅為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池，提高其光電轉(zhuǎn)換效率的有效方法通常是利用p型和n型氧化亞銅納米材料形成的p-n結(jié)。相比于n型氧化亞銅，p型氧化亞銅的制備方法有較少的報(bào)道。另外，提高氧化亞銅的表面積可以有效地增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)換效率。因此，尋求簡(jiǎn)單、有效的方法制備具有較大表面積的p型氧化亞銅具有重要的意義。

紙自身縱橫交錯(cuò)的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其具有較大的表面積用于功能化大量的納米材料。石墨烯由于其獨(dú)特的片狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的導(dǎo)電性，可以包覆在纖維網(wǎng)絡(luò)的表面，進(jìn)一步增強(qiáng)紙的導(dǎo)電性、表面積和生物相容性。同時(shí)，三維的石墨烯紙可以有效地增加紙對(duì)納米材料的負(fù)載量，在石墨烯紙的表面功能化半導(dǎo)體氧化物，可以獲得高性能的紙基石墨烯-氧化物復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是首先通過(guò)原位還原法制備具有大比表面積和良好導(dǎo)電性的紙基石墨烯電極，然后，利用電位溶出分析法在紙基石墨烯電極上沉積八面體形狀的p型氧化亞銅，獲得紙基石墨烯-p型氧化亞銅復(fù)合材料。

一種紙基石墨烯-p型氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法具體包括如下步驟：

（1）制備紙基石墨烯電極：首先通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)紙基電極的疏水蠟打印圖案，如附圖1所示，然后采用蠟打印機(jī)將設(shè)計(jì)好的圖案打印在色譜紙上，并將打印過(guò)的色譜紙?jiān)?30 ℃的烘箱中，恒溫加熱50秒，使蠟融化，形成疏水區(qū)域，最后在紙基電極的親水區(qū)域利用原位還原法生長(zhǎng)石墨烯，獲得紙基石墨烯電極；

（2）制備紙基石墨烯-p型氧化亞銅復(fù)合材料。

本發(fā)明步驟（1）所使用的計(jì)算機(jī)軟件是CorelDRAW或者Photoshop或者Adobeillustrator軟件中的一種。

本發(fā)明步驟（1）所述的紙基電極的尺寸如附圖1所示，其形狀為正方形，長(zhǎng)和寬均為30 mm，白色的親水區(qū)域分為三個(gè)功能區(qū)，其中上面的圓形區(qū)域?yàn)殡姵练e區(qū)域，直徑為10mm，中間的長(zhǎng)方形區(qū)域?yàn)閷?dǎo)電軌道，長(zhǎng)為4 mm，寬為3.5 mm，下面的正方形區(qū)域?yàn)閷?dǎo)電接觸點(diǎn)，長(zhǎng)和寬均為6 mm，周圍灰色的區(qū)域?yàn)槭杷畢^(qū)域。

本發(fā)明步驟（1）所述的在紙基電極的親水區(qū)域利用原位還原法生長(zhǎng)石墨烯，制備紙基石墨烯電極的具體過(guò)程分為三步：第一步是首先利用Hummers方法制備氧化石墨烯，然后以二次水為溶劑，將制備的氧化石墨烯超聲溶解，獲得濃度為0.5-2.0 mg/mL的氧化石墨烯分散液；第二步是采用“滴涂-干燥”法首先在紙基電極親水區(qū)域的正面滴涂第一步中獲得的氧化石墨烯分散液，然后在室溫下自然干燥，重復(fù)操作該“滴涂-干燥”過(guò)程3-5次，最后在紙基電極親水區(qū)域的反面重復(fù)操作上述“滴涂-干燥”過(guò)程2-4次；第三步是利用原位還原法生長(zhǎng)石墨烯，將第二步中獲得的紙基電極放入含有10-20 mL混合液的高壓釜中，所述的混合液由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%-0.5%的水合肼和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%-0.2%的氨水組成，在80-90℃條件下加熱反應(yīng)2-4 h，自然冷卻到室溫后，用二次水洗滌，并在50 ℃條件下干燥40min，獲得紙基石墨烯電極。