專(zhuān)利名稱(chēng):一種多層還原石墨烯薄膜的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及ー種石墨烯薄膜的制備方法及其應(yīng)用,尤其涉及ー種多層還原石墨烯薄膜的制備方法及其應(yīng)用,屬于薄膜制備領(lǐng)域。
背景技術(shù):
石墨烯是ー種由單層碳原子緊密堆積成ニ維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)新材料。由于每個(gè)碳原子均為SP2雜化,并貢獻(xiàn)剰余ー個(gè)P軌道電子形成大n鍵,電子可以自由移動(dòng),因而石墨烯具有卓越的導(dǎo)電性能、柔韌性、透明性和耐腐蝕性,在復(fù)合材料、能源儲(chǔ)存、光電器件等方面受到了廣泛的關(guān)注。目前,隨著技術(shù)的進(jìn)步,光電器件已逐步向薄膜化、透明化發(fā)展,而本身由于光電器件方面采用的傳統(tǒng)電極材料ITO易碎,且容易被酸堿所腐蝕,限制了其在薄膜顯示技術(shù)方面的發(fā)展。而石墨烯由于本身具有極佳的柔韌性、透明性及導(dǎo)電性,被認(rèn)為是ITO電極的最佳替代材料。 目前常用的制備石墨烯薄膜的方法為CVD法(Shuping Pang, Yenny Hernandez, etal. Adv. Mater. 2011,23,27792795)、外延生長(zhǎng)法(X. S. Li, W. W. Cai, L. Colombo, R.S. Ruoff, Nano Lett. 2009,9,4268)、噴涂法、Rol1-To-RolI 法(S. Bae, H. Kim, Y. Lee, X.F. Xu, et al. Nat. Nanotechnol. 2010,5,574)、方定涂法(Giyeol Bae, Hyun Jung, et al. Appl.Phys. Lett. 2012, 100, 181302)、自組裝等。目前采用較多的CVD法可以獲得最佳的石墨烯導(dǎo)電率,且石墨烯表面平整,結(jié)構(gòu)均勻,但由于設(shè)備限制,難以生產(chǎn)大面積的石墨烯薄膜;而物理方法得到的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移較為困難,步驟繁瑣,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。利用噴涂和旋涂技術(shù)雖然能夠簡(jiǎn)化操作,降低成本,但由于溶劑及其它添加物質(zhì)的存在,所制得的石墨烯薄膜含有許多缺陷,影響了電極的導(dǎo)電率和規(guī)整性。自組裝和Roll-To-Roll技術(shù)可以獲得較好的薄膜結(jié)構(gòu),且制備簡(jiǎn)單,成本較低,適合于大規(guī)模制備石墨烯薄膜。例如中國(guó)專(zhuān)利CN10250963A報(bào)道的靜電自組裝技術(shù)多為利用有機(jī)層和石墨烯層之間的靜電作用,但由于有機(jī)層難以去除,所以限制了石墨烯的導(dǎo)電率,且薄膜厚度較難控制,不利于石墨烯薄膜的制作。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)均勻、層數(shù)可控且導(dǎo)電率高的石墨烯多層薄膜的制備方法及其在電極方面的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了ー種多層還原石墨烯薄膜的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的層層自組裝技術(shù),利用石墨烯表面的功能基團(tuán)與電解質(zhì)之間存在于基團(tuán)間的的相互作用(如氫鍵、共價(jià)、范德華カ或靜電作用)帶上相反的電性,之后在層與層之間通過(guò)靜電作用自組裝成膜。由于靜電力作用,所制得的薄膜結(jié)構(gòu)規(guī)整,分散均勻,層數(shù)可控;且除去所帶基團(tuán)后具有較好的到點(diǎn)性能,能夠滿足未來(lái)器件柔性化發(fā)展的需要。一方面,本發(fā)明提供了一種制備多層還原石墨烯薄膜的方法。本發(fā)明的多層還原石墨烯薄膜的制備方法以氧化石墨烯溶液作為原料,用電解質(zhì)處理使得溶液中的石墨烯分別帶有正電性和負(fù)電性,再利用正負(fù)電性的靜電作用在基板上層層自組裝制成多層還原石墨烯薄膜。其中,電解質(zhì)為在水溶液中能夠電離出陽(yáng)離子或陰離子的電解質(zhì)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中,所述陽(yáng)離子電解質(zhì)為在水溶液能夠電離的季胺鹽型、季磷鹽型、叔硫型聚電解質(zhì)、及帶有胺根、季胺根、咪唑或三嗪類(lèi)等雜環(huán)類(lèi)的陽(yáng)離子表面活性剤。優(yōu)選地,所述陽(yáng)離子電解質(zhì)為CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)、こニ胺、三こ烯ニ胺、ニこ烯三胺、2-烷基咪唑啉、CPAM (陽(yáng)離子聚丙烯酰胺)、或こ醇胺等。優(yōu)選地,所述陰離子電解質(zhì)為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯こ烯磺酸、聚こ烯磺酸、聚こ烯磷酸等在水溶液能夠電離出陰離子的聚合物,及羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酷鹽或磷酸酯鹽等陰離子表面活性剤。更優(yōu)選地,所述陰離子電解質(zhì)為烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烷基磷酸酯、或氨基酸鹽。在本發(fā)明的另ー較佳實(shí)施方式中,所述陰、陽(yáng)離子電解質(zhì)為聚磷酸鹽、聚硅酸鹽、天然的核酸、蛋白質(zhì)等兩性聚電解質(zhì)以及氨基酸型、或甜菜堿型兩性表面活性劑。本發(fā)明制備多層還原石墨烯薄膜的具體方法包括以下步驟步驟一、制備兩份濃度相同的氧化石墨烯溶液,其中一份經(jīng)陽(yáng)離子預(yù)先處理或與陽(yáng)離子電解質(zhì)超聲混合,之后充分?jǐn)嚢枋沟秒娊赓|(zhì)與石墨烯的表面基團(tuán)相互作用,從而使石墨烯顯正電性;另外ー份經(jīng)硝酸或陰離子電解質(zhì)充分混合,使得石墨烯顯負(fù)電性;步驟ニ、在基板表面利用旋涂、噴涂、或浸潰-提拉等方法預(yù)先制備ー層帶正電性(或負(fù)電性)的石墨烯薄膜,經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗,氮?dú)夂娓?;再將所得基板浸入上述帶有?fù)電性(或正電性)的石墨烯溶液,之后取出基板,再經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗,氮?dú)夂娓?;重?fù)以上操作在靜電力作用下層層自組裝以制得多層氧化石墨烯薄膜;步驟三、將上述制得的多層氧化石墨烯薄膜經(jīng)還原物和高溫充分處理,獲得多層還原石墨烯復(fù)合薄膜。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中,步驟ニ中所述基板在預(yù)先制備帶正電性(或負(fù)電性)的石墨烯薄膜之前,先經(jīng)去離子水、丙酮、こニ醇超聲處理0. 5-6h,之后充分干燥并利用等離子體對(duì)基板進(jìn)行后處理。更優(yōu)選地,經(jīng)超聲處理0.5-6h之后,在氮?dú)夥諊鲁浞謹(jǐn)嚢钑r(shí)間為2-7天。在本發(fā)明的另ー較佳實(shí)施方式中,步驟ニ中所述的重復(fù)操作次數(shù)為1-20次,在帶有負(fù)電性(或正電性)的石墨烯溶液中的浸入時(shí)間為2-60min,提拉速度為0. OOlcm/min-20cm/mino在本發(fā)明中,所制得的帶有負(fù)電性(或正電性)的石墨烯溶液的濃度優(yōu)選為0. 01mg/mL_10mg/mL。在本發(fā)明的另ー較佳實(shí)施方式中,步驟三中所述氧化石墨烯薄膜經(jīng)肼、水合肼、硼氫化鈉,維生素C、こニ胺、氨水、HI中的至少ー種充分還原后,再采用高溫處理;優(yōu)選地,高溫處理溫度為150-1100°C之間,高溫處理時(shí)間為2-12h。在本發(fā)明中,所述基板優(yōu)選為玻璃、石英、導(dǎo)電玻璃、陶瓷材料、PET薄膜、PMMA薄膜、聚酯薄膜、尼龍薄膜及其它復(fù)合薄膜。本發(fā)明所述的旋涂、蒸鍍、噴涂、浸潰-提拉、或自組裝等方法為本領(lǐng)域通用的方法,對(duì)此沒(méi)有特別限制。另ー方面,本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述制備方法制備得到的多層還原石墨烯薄膜及其在電極中的應(yīng)用。本發(fā)明的石墨烯薄膜的制備方法,通過(guò)利用石墨烯表面的功能基團(tuán)與電解質(zhì)相互作用后,使石墨烯帶上相反電性,之后在靜電カ的作用下層層自組裝成膜。由于層與層之間通過(guò)靜電力作用相互結(jié)合,使得薄膜堆積更為緊密,層與層搭接更為完整,有利于電子和空穴的傳輸,因而能夠大幅度提高薄膜的導(dǎo)電能力,從而取代ITO薄膜電極用于光電器件的制作。該制備方法操作簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)條件易于控制,對(duì)于基板無(wú)要求,經(jīng)過(guò)高溫及還原后處理后的薄膜應(yīng)用于電極即可獲得較高的導(dǎo)電率,可重復(fù)性高,能夠滿足柔性化發(fā)展的需要,適合于大規(guī)模生產(chǎn),推動(dòng)了石墨烯在太陽(yáng)能電池、傳感器、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)等光電器件方面的發(fā)展。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)ー步說(shuō)明,以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1制備的石墨烯/陰陽(yáng)離子薄膜的過(guò)程圖;圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1采用LBL方法制備的多層還原石墨烯薄膜的結(jié)構(gòu)圖;圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1制備的石墨烯多層復(fù)合薄膜的AFM圖。
具體實(shí)施例方式為了更好的解釋本發(fā)明,下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述,但本發(fā)明內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例,本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出ー些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整,均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。實(shí)施例1利用石墨烯本身所帶的羧基基團(tuán)與之后改性加上的胺基之間的靜電作用進(jìn)行層層自組裝,具體步驟如下步驟一、氧化石墨烯由Hmnmers法制造,取lmg/mL的氧化石墨烯溶液(25mL)并用水合肼進(jìn)行還原,其混合質(zhì)量比例為7:10,在80°C反應(yīng)lh,此時(shí)獲得表面帶有羧酸基團(tuán)的顯負(fù)電性的石墨烯溶液;另取lmg/mL的氧化石墨烯溶液(25mL)在50°C條件下完全烘干,之后將所得的氧化石墨烯粉末在SOCl2溶液中70°C下回流12h,烘干后將所得粉末加入濃度為10mg/mL的こニ胺和嘧啶的混合溶液中,80°C下攪拌一天,之后離心取出,用去離子水反復(fù)清洗,將所得產(chǎn)物分散在去離子水中,即獲得帶有銨離子的顯正電性的石墨烯溶液。步驟ニ、將PET基板用去離子水、こ醇和こニ醇反復(fù)超聲清洗,并用氧等離子體后處理0. 5h,將用氮?dú)獯蹈傻腜ET基板首先以lcm/min的速度在顯負(fù)電性的石墨烯溶液中緩慢浸潰-提拉,之后用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?;再將該基板以相同的速度浸?提拉于顯正電性的石墨烯溶液中,之后取出用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?;其制備石墨?陰陽(yáng)離子薄膜的過(guò)程如圖1所示。步驟三、重復(fù)步驟ニ的操作2次,獲得多層的石墨烯薄膜,其結(jié)構(gòu)如圖2所示,該多層的石墨烯薄膜包括第一帶負(fù)電性的石墨烯薄膜層21、第一帶銨離子的正電性的石墨烯薄膜層22、第二帶有負(fù)電性的石墨烯薄膜層23、第二帶銨離子的正電性的石墨烯薄膜層24。之后再將該多層石墨烯薄膜基片經(jīng)肼蒸汽充分還原2h,然后再在150°C下真空烘干,得到還原石墨烯多層復(fù)合薄膜,其AFM圖如圖3所示。實(shí)施例2在氧化石墨烯表面接上電性相反的聚電解質(zhì),之后在靜電力作用下層層自組裝成膜,具體步驟如下步驟一、氧化石墨烯由Hummers法制造,取0. lmg/mL的氧化石墨烯溶液IOOmL加入250mL三ロ燒瓶中,之后加入DMF/去離子水的混合溶液(體積比例為9:1,9. 9mL),超聲攪拌30min,在混合溶液中加入0. 0248g NaBH4,將混合溶液在80°C下攪拌4h,使氧化石墨烯部分還原;加入5g丙烯酸(或丙烯酰胺)和20mL去離子水,充分?jǐn)嚢鐸h后,溶液經(jīng)氮?dú)夤拇等コ渲械难鯕猓蠹尤隝OOmg溶解于80mL水中的過(guò)硫酸銨,在恒溫60°C下攪拌48h,即 可得到顯負(fù)電性的聚丙烯酸/石墨烯(或顯正電性的聚丙烯酰胺/石墨烯)溶液。步驟ニ、將石英基板用去離子水、こ醇和こニ醇反復(fù)超聲清洗,并用氧等離子體后處理,將用氮?dú)獯蹈傻幕迨紫纫詌cm/min的速度在顯負(fù)電性的聚丙烯酸/石墨烯溶液中緩慢浸潰-提拉,之后用去離子水清洗,氮?dú)夂娓桑賹⒒逡韵嗤乃俣冉?提拉于顯正電性的聚丙烯酰胺/石墨烯溶液中,之后取出用去離子水清洗,氮?dú)夂娓伞2襟E三、重復(fù)步驟ニ的操作5次,獲得不同厚度的多層石墨烯薄膜,之后將該多層石墨烯薄膜基片經(jīng)肼蒸汽充分還原2h,然后再在100(TC下真空烘干,即得還原石墨烯多層復(fù)合薄膜。實(shí)施例3利用氧化石墨烯表面的功能基團(tuán),接上電性相反的表面活性剤,改善了石墨烯在溶液中的分散性,并提高了靜電力,可通過(guò)層層自組裝制備石墨烯多層薄膜,具體步驟如下步驟一、氧化石墨烯由Hummers法制造,取lmg/mL的氧化石墨烯溶液25mL,向其中加入0.1mg的十二烷基磺酸鈉,超聲Ih后,在氮?dú)夥諊锌販?0°C不停攪拌48h,之后得到帶有陰離子表面活性劑的氧化石墨烯溶液;取lmg/mL的氧化石墨烯溶液25mL,在50°C條件下完全烘干,之后將所得氧化石墨烯粉末在SOCl2溶液中70°C下回流12h,烘干后將所得粉末加入濃度為10mg/mL的ニこ烯三胺和嘧啶的混合溶液中,80°C下攪拌一天,之后離心取出,用去離子水反復(fù)清洗,將所得產(chǎn)物分散在去離子水中,即獲得帶有陽(yáng)離子表面活性劑的石墨烯溶液。步驟ニ、將石英基板用去離子水、こ醇和こニ醇反復(fù)超聲清洗,并用氧等離子體后處理,將用氮?dú)獯蹈傻幕迨紫纫詌cm/min的速度在帶有陰離子表面活性劑的氧化石墨烯溶液中緩慢浸潰-提拉,之后用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?,再將基板以相同的速度浸?提拉于帶有陽(yáng)離子表面活性劑的石墨烯溶液中,之后取出用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?。步驟三、重復(fù)步驟ニ的操作的步驟3次,獲得不同厚度的多層石墨烯薄膜,之后將該多層石墨烯薄膜基片經(jīng)肼蒸汽充分還原2h,然后再在100(TC下真空烘干,即得還原石墨烯多層復(fù)合薄膜。實(shí)施例4步驟一、氧化石墨烯由Hummers法制造,取0. 3mg/mL的氧化石墨烯水溶液IOOmL加入250mL三ロ燒瓶中,之后加入300mg的十二烷基苯磺酸鈉,超聲攪拌30min,之后持續(xù)攪拌24h,獲得顯負(fù)電性的氧化石墨烯溶液。步驟ニ、取另外0. 3mg/mL的氧化石墨烯DMF溶液IOOmL,加入300mg的CTAB,之后超聲30min,并持續(xù)攪拌24h,獲得顯正電性的氧化石墨烯溶液。步驟三、將石英基板用去離子水、こ醇和こニ醇反復(fù)超聲清洗,并用氧等離子體后處理,將用氮?dú)獯蹈傻幕迨紫纫詌cm/min的速度在顯負(fù)電性的氧化石墨烯溶液中緩慢浸潰-提拉,之后用去離子水清洗,氮?dú)夂娓桑賹⒒逡韵嗤乃俣冉?提拉于顯正電性的石墨烯DMF液中,之后取出用DMF溶液清洗,氮?dú)夂娓?。步驟四、重復(fù)步驟三的操作的步驟5次,之后將該多層石墨烯薄膜基片經(jīng)肼蒸汽充分還原2h,然后再在1000°C下真空烘干,即得還原石墨烯多層復(fù)合薄膜。實(shí)施例5步驟一、氧化石墨烯由Hummers法制造,取0. 3mg/mL的氧化石墨烯水溶液IOOmL加入250mL三ロ燒瓶中,之后加入300mg的ニこ烯三胺粉末,超聲攪拌30min,之后持續(xù)攪拌24h,獲得帶有正電性的氧化石墨烯溶液。步驟ニ、取氧化石墨烯水溶液IOOmL,調(diào)節(jié)濃度為0. 3mg/mL,通過(guò)滴加HCL控制PH
值為3,將PET塑料薄膜用去離子水、こ醇和こニ醇反復(fù)超聲清洗,并用氧等離子體后處理,將用氮?dú)獯蹈傻幕迨紫纫詌cm/min的速度在氧化石墨烯溶液中緩慢浸潰-提拉,之后用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?,再將基板以相同的速度浸?提拉于帶有正電性的ニこ烯三胺的石墨烯水液中,之后取出用去離子水清洗,氮?dú)夂娓伞2襟E三、重復(fù)步驟ニ的操作的步驟5次,之后將該多層石墨烯PET薄膜基片浸入HI水溶液中還原15min,然后再在100°C下真空烘干,即得還原石墨烯多層復(fù)合薄膜。實(shí)施例6步驟一、氧化石墨烯由Hummers法制造,取lmg/mL的氧化石墨烯溶液25mL,向其中加入0. 25mg的十二烷基硫酸鈉,超聲Ih后,在氮?dú)夥諊锌販?0°C不停攪拌48h,之后得到帶有陰離子表面活性劑的氧化石墨烯溶液;取lmg/mL的氧化石墨烯溶液25mL,向其中加入0. 25mg的ニこ醇胺溶液,超聲Ih后,在氮?dú)夥諊锌販?0°C不停攪拌48h,即獲得帶有陽(yáng)離子表面活性劑的氧化石墨烯溶液。步驟ニ、將石英基板用去離子水、こ醇和こニ醇反復(fù)超聲清洗,并用氧等離子體后處理,將用氮?dú)獯蹈傻幕澹诨灞砻娴渭訋в嘘庪x子表面活性劑的氧化石墨烯溶液,之后以3000rpm的旋轉(zhuǎn)速度均勻涂膜之后用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?,再將基板以相同的旋轉(zhuǎn)速度涂覆帶有陽(yáng)離子表面活性劑的氧化石墨烯溶液,之后取出用去離子水清洗,氮?dú)夂娓?。步驟三、重復(fù)步驟ニ的操作的步驟6次,獲得不同厚度的多層石墨烯薄膜,之后將該多層石墨烯薄膜基片經(jīng)肼蒸汽充分還原2h,然后再在80(TC下真空烘干,即得還原石墨烯多層復(fù)合薄膜。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解,本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此,凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案,皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,包括如下步驟 步驟一、制備兩份相同的氧化石墨烯溶液,其中一份經(jīng)陽(yáng)離子預(yù)先處理或與陽(yáng)離子電解質(zhì)超聲混合使石墨烯溶液顯正電性,另外一份經(jīng)硝酸或陰離子電解質(zhì)充分混合,使得石墨烯溶液顯負(fù)電性; 步驟二、在基板表面預(yù)先制備一層帶正電性或負(fù)電性的石墨烯薄膜,經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗,氮?dú)夂娓珊螅賹⑺没褰胨鰩в胸?fù)電性或正電性的石墨烯溶液;之后取出經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗,氮?dú)夂娓?;重?fù)以上操作以制備多層氧化石墨烯薄膜; 步驟三、將上述多層氧化石墨烯薄膜經(jīng)還原物和高溫處理,獲得多層還原石墨烯復(fù)合薄膜; 所述還原物為肼、水合肼、硼氫化鈉、維生素C、乙二胺、氨水、HI中的至少一種,所述高溫為 150-1100°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,所述陽(yáng)離子電解質(zhì)為在水溶液能夠電離的季胺鹽型、季磷鹽型、叔硫型聚電解質(zhì)、及帶有胺根、季胺根、咪唑或三嗪的雜環(huán)類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,所述陽(yáng)離子電解質(zhì)為CTAB、乙二胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、2-烷基咪唑啉、CPAM、或乙醇胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,所述陰離子電解質(zhì)為在水溶液能夠電離出陰離子的聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯磷酸、及羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、或磷酸酯鹽陰離子表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,所述陰離子電解質(zhì)為燒基苯橫酸納、燒基硫酸納、燒基憐酸酷、或氣基酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,所述陰、陽(yáng)離子電解質(zhì)為兩性聚電解質(zhì)的聚磷酸鹽、聚硅酸鹽、天然的核酸、蛋白質(zhì)、或氨基酸型、甜菜堿型兩性表面活性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,步驟二中所述基板在預(yù)先制備石墨烯薄膜之前經(jīng)去離子水、丙酮、乙二醇超聲處理,超聲時(shí)間為O.5-6h,干燥,并經(jīng)等離子體后處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層還原石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于,步驟二中所述的重復(fù)操作次數(shù)為1-20次,浸入溶液中時(shí)間為2-60min,提拉速度為O. 001-20cm/min ;所制得的石墨烯溶液濃度為O. Olmg/mL-lOmg/mL。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法制備得到的多層還原石墨烯薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的多層還原石墨烯薄膜在電極中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多層還原石墨烯薄膜的制備方法及其應(yīng)用,該制備方法包括制備兩份濃度相同的氧化石墨烯溶液,分別加入電性相反的電解質(zhì)與石墨烯表面功能基團(tuán)發(fā)生作用后,制成兩份分別帶有正電性和負(fù)電性的石墨烯溶液,之后通過(guò)靜電作用在基板上層層自組裝制成多層還原石墨烯薄膜。本發(fā)明利用靜電作用自組裝成膜的方法簡(jiǎn)便,成本較低,且石墨烯薄膜的層數(shù)可控。所制備的薄膜結(jié)構(gòu)均勻,將其應(yīng)用于電極后有利于提高電極的導(dǎo)電率,能夠滿足柔性化發(fā)展的需要,適合大規(guī)模生產(chǎn),適用于太陽(yáng)能電池、傳感器、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、觸摸屏等光電領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B31/04GK103011149SQ20121058073
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者何谷峰, 吳欣凱, 劉俊, 王經(jīng), 黃賽君, 石鑫棟 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)