一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，具體步驟為：(1)石墨烯前驅(qū)液的制備；(2)襯底清洗：襯底可以為導(dǎo)電玻璃、硅片和載玻片；(3)ZnO種層的制備；(4)氧化石墨烯薄膜的制備：采用提拉法制備氧化石墨烯薄膜，一共提拉兩次，每次提拉15min；(5)還原；(6)復(fù)合材料的制備。本發(fā)明利用提拉法在玻璃襯底上制備了一層氧化石墨烯薄膜，釆用化學(xué)還原法對(duì)其還原，并利用水熱法制備了柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料，此工藝簡(jiǎn)單可行，代替了昂貴的銦錫氧化物薄膜，合成的復(fù)合材料具備較好的形貌和柔性，且具有很高的透過(guò)率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯金屬?gòu)?fù)合材料生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電材料是一種具備優(yōu)異電學(xué)和光學(xué)性能的材料，在太陽(yáng)能電池、液晶顯示器、觸摸屏及其它光電器件領(lǐng)域被大量使用，在這些領(lǐng)域中主要以透明導(dǎo)電薄膜的形式存在。目前普遍使用的透明導(dǎo)電薄膜是銦錫氧化物薄膜，但銦資源稀少，制膜設(shè)備昂貴，薄膜無(wú)法彎曲折疊，因此柔性電子材料成為主要的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝。
[0004]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0006](I)石墨烯前驅(qū)液的制備:
[0007]將氧化石墨溶于超純水中，配制成0.5-1.5mg/ml的前驅(qū)液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復(fù)三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉(zhuǎn)速為90001'/111；[11，重復(fù)此過(guò)程至無(wú)沉淀產(chǎn)生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅(qū)液；
[0008](2)襯底清洗:
[0009]以導(dǎo)電玻璃為襯底，先將導(dǎo)電玻璃切割成2X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復(fù)三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將導(dǎo)電玻璃浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復(fù)3次;最后用蒸餾水和無(wú)水乙醇沖洗，烘干；
[0010](3)Zn0種層的制備:
[0011]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合;用移液槍移取混合溶液旋涂在導(dǎo)電玻璃上，旋轉(zhuǎn)速度為3000r/min，旋涂時(shí)間為25-30s，重復(fù)旋涂3次，使之分布均勻;然后將導(dǎo)電玻璃在70°C下進(jìn)行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒60-90min，升溫速率為5 °C /min;
[0012](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0013]在處理好的導(dǎo)電玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對(duì)玻璃進(jìn)行改性;在得到的石墨烯前驅(qū)液中加入氨水，調(diào)節(jié)其PH值為10，超聲震蕩90min;將導(dǎo)電玻璃放置在石墨烯前驅(qū)液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0014](5)還原:
[0015]在水熱釜的內(nèi)膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的導(dǎo)電玻璃，密封，置于烘箱中，80°C還原15h;
[0016](6)復(fù)合材料的制備:
[0017]在濃度為lOmmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為5-8:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為10;將導(dǎo)電玻璃和溶液一同放入水熱釜中，900C保溫1h;反應(yīng)完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料。
[0018]所述襯底可以為硅片。
[0019]所述襯底可以為載玻片。
[0020]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過(guò)程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0021]所述水熱釜的內(nèi)膽為聚四氟乙烯的材質(zhì)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用提拉法在玻璃襯底上制備了一層氧化石墨烯薄膜，釆用化學(xué)還原法對(duì)其還原，并利用水熱法制備了柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料，此工藝簡(jiǎn)單可行，代替了昂貴的銦錫氧化物薄膜，合成的復(fù)合材料具備較好的形貌和柔性，且具有很高的透過(guò)率。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0024]實(shí)施例1:
[0025]—種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0026](I)石墨烯前驅(qū)液的制備:
[0027]將氧化石墨溶于超純水中，配制成0.5mg/ml的前驅(qū)液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復(fù)三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉(zhuǎn)速為90001'/111；[11，重復(fù)此過(guò)程至無(wú)沉淀產(chǎn)生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅(qū)液；
[0028](2)襯底清洗:
[0029]以導(dǎo)電玻璃為襯底，先將導(dǎo)電玻璃切割成2X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復(fù)三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將導(dǎo)電玻璃浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復(fù)3次;最后用蒸餾水和無(wú)水乙醇沖洗，烘干；
[0030](3)Zn0種層的制備:
[0031]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合;用移液槍移取混合溶液旋涂在導(dǎo)電玻璃上，旋轉(zhuǎn)速度為3000r/min，旋涂時(shí)間為25s，重復(fù)旋涂3次，使之分布均勻;然后將導(dǎo)電玻璃在70 V下進(jìn)行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒60min，升溫速率為5 °C /min;
[0032](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0033]在處理好的導(dǎo)電玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對(duì)玻璃進(jìn)行改性;在得到的石墨烯前驅(qū)液中加入氨水，調(diào)節(jié)其PH值為10，超聲震蕩90min;將導(dǎo)電玻璃放置在石墨烯前驅(qū)液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0034](5)還原:
[0035]在水熱釜的內(nèi)膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的導(dǎo)電玻璃，密封，置于烘箱中，80°C還原15h;
[0036](6)復(fù)合材料的制備:
[0037]在濃度為lOmmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為5:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為10;將導(dǎo)電玻璃和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫1h;反應(yīng)完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料。
[0038]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過(guò)程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0039]所述水熱釜的內(nèi)膽為聚四氟乙烯的材質(zhì)。
[0040]實(shí)施例2:
[0041]—種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0042](I)石墨烯前驅(qū)液的制備:
[0043]將氧化石墨溶于超純水中，配制成1.5mg/ml的前驅(qū)液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復(fù)三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉(zhuǎn)速為90001'/111；[11，重復(fù)此過(guò)程至無(wú)沉淀產(chǎn)生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅(qū)液；
[0044](2)襯底清洗:
[0045]以硅片為襯底，先將硅片切割成2X2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復(fù)三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將硅片浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復(fù)3次;最后用蒸餾水和無(wú)水乙醇沖洗，烘干；
[0046](3)Zn0種層的制備:
[0047]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合；用移液槍移取混合溶液旋涂在硅片上，旋轉(zhuǎn)速度為3000r/min，旋涂時(shí)間為30s，重復(fù)旋涂3次，使之分布均勻；然后將硅片在70 V下進(jìn)行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒90min，升溫速率為5 °C /min;
[0048](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0049]在處理好的硅片上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對(duì)硅片進(jìn)行改性;在得到的石墨烯前驅(qū)液中加入氨水，調(diào)節(jié)其pH值為10，超聲震蕩90min;將硅片放置在石墨烯前驅(qū)液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0050](5)還原:
[0051]在水熱釜的內(nèi)膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的硅片，密封，置于烘箱中，80°C 還原 15h;
[0052](6)復(fù)合材料的制備:
[0053]在濃度為10mmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為8:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為10;將硅片和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫10h;反應(yīng)完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料。
[0054]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過(guò)程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0055]所述水熱釜的內(nèi)膽為聚四氟乙烯的材質(zhì)。
[0056]實(shí)施例3:
[0057]一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0058](I)石墨烯前驅(qū)液的制備:
[0059]將氧化石墨溶于超純水中，配制成lmg/ml的前驅(qū)液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復(fù)三次，形成均勾的懸浮液，然后離心1min，轉(zhuǎn)速為9000r/min，重復(fù)此過(guò)程至無(wú)沉淀產(chǎn)生，除去未剝尚的氧化石墨，再尚頻超聲震蕩90min，得到石墨稀BU驅(qū)液；
[0060](2)襯底清洗:
[0061 ]以載玻片為襯底，先將載玻片切割成2 X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復(fù)三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將載玻片浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復(fù)3次;最后用蒸餾水和無(wú)水乙醇沖洗，烘干；
[0062](3)Zn0種層的制備:
[0063]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合；用移液槍移取混合溶液旋涂在載玻片上，旋轉(zhuǎn)速度為3000r/min，旋涂時(shí)間為28s，重復(fù)旋涂3次，使之分布均勻；然后將載玻片在70 °C下進(jìn)行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒80min，升溫速率為5 °C /min;
[0064](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0065]在處理好的載玻片上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對(duì)載玻片進(jìn)行改性;在得到的石墨稀前驅(qū)液中加入氨水，調(diào)節(jié)其pH值為10，超聲震蕩90min ；將載玻片放置在石墨烯前驅(qū)液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0066](5)還原:
[0067]在水熱釜的內(nèi)膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的載玻片，密封，置于烘箱中，80°C還原15h;
[0068](6)復(fù)合材料的制備:
[0069]在濃度為10mmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為6:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為10;將載玻片和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫1h;反應(yīng)完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料。
[0070]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過(guò)程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0071]所述水熱釜的內(nèi)膽為聚四氟乙烯的材質(zhì)。
[0072]上面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，具體步驟為: (1)石墨稀BU驅(qū)液的制備: 將氧化石墨溶于超純水中，配制成0.5-1.5mg/ml的前驅(qū)液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復(fù)三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉(zhuǎn)速為90001'/111；[11，重復(fù)此過(guò)程至無(wú)沉淀產(chǎn)生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅(qū)液； (2)襯底清洗: 以導(dǎo)電玻璃為襯底，先將導(dǎo)電玻璃切割成2 X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復(fù)三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將導(dǎo)電玻璃浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復(fù)3次;最后用蒸餾水和無(wú)水乙醇沖洗，烘干； (3)Zn0種層的制備: 將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合；用移液槍移取混合溶液旋涂在導(dǎo)電玻璃上，旋轉(zhuǎn)速度為3000r/min，旋涂時(shí)間為25-30s，重復(fù)旋涂3次，使之分布均勻;然后將導(dǎo)電玻璃在70°C下進(jìn)行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒60-90min，升溫速率為5 °C /min; (4)氧化石墨烯薄膜的制備: 在處理好的導(dǎo)電玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對(duì)玻璃進(jìn)行改性;在得到的石墨烯前驅(qū)液中加入氨水，調(diào)節(jié)其PH值為10，超聲震蕩90min;將導(dǎo)電玻璃放置在石墨烯前驅(qū)液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜； (5)還原: 在水熱釜的內(nèi)膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的導(dǎo)電玻璃，密封，置于烘箱中，80°C 還原 15h; (6)復(fù)合材料的制備: 在濃度為lOmmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+: Zn2+的摩爾比為5-8:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為10;將導(dǎo)電玻璃和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫1h;反應(yīng)完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，所述襯底可以為硅片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，所述襯底可以為載玻片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過(guò)程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，所述水熱釜的內(nèi)膽為聚四氟乙烯的材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H01B1/08GK105976941SQ201610414434
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】潘中海, 司榮美, 劉彩風(fēng)
【申請(qǐng)人】天津?qū)毰d威科技有限公司