[发明专利]玻璃基底石墨烯/银纳米线透明导电薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种玻璃基底石墨烯/银纳米线透明导电薄膜的制备方法，属于化学领域。该方法，包括步骤：A：利用石墨制得稳定分散的氧化石墨烯胶体水溶液；B：配制1~1.5mg/ml的银纳米线/石墨烯杂化体水溶液作为前驱体以备后用；C：玻璃片处理；D：在玻璃片上制作银纳米线/石墨烯透明导电薄膜；E：后处理。本发明通过简单的一锅热法将一维银纳米线组装负载在石墨烯片层上，可以充分发挥纳米线的纤维结构的优势，在石墨烯薄膜的载体中形成良好的导电网络，使石墨烯薄膜导电率得到了提高。

技术领域

本发明涉及一种透明导电薄膜的制备方法，特别涉及一种玻璃基底石墨烯/银纳米线透明导电薄膜的制备方法，属于化学领域。

背景技术

透明导电薄膜(TCFs, transparent conducting films) 是指在可见光区(λ=380~780nm)有较高的透光率(Tavg>80%)，并且具有优良的导电性，电阻率可以达到10^-5Ω·m以下的薄膜材料。透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，例如液晶显示器(LCD)、有机太阳能电池、有机发光二极管(OLED)、智能窗等。铟锡氧化物(ITO)由于其高电导率和高透光率，已经成为透明导电薄膜的主要材料。然而ITO在使用过程中也存在一些缺点，包括:(1)铟的价格持续上涨，使得ITO成为日益昂贵的材料。(2)ITO脆的性质使其不能满足一些新应用(例如可弯曲的LCD有机太阳能电池)的性能要求。(3)ITO的制备方法(例如喷镀、蒸发、脉冲、激光沉积、电镀) 费用高昂。自2004年第一次制备得到独立的单层石墨烯以来，吸引了众多科学家对石墨烯的研究，石墨烯已经成为材料及凝聚态物理领域一颗闪耀的新星。石墨烯独特的二维晶体结构，赋予了它独特的性能，研究发现，石墨烯具有优良的机械性能，杨氏模量约1000GPa，同时由于其特殊的能带结构，石墨烯也表现出许多优异的电学性质。石墨烯透明导电薄膜是以石墨烯及其杂化材料替代铟锡氧化物制备的透明导电薄膜。虽然石墨烯透明导电薄膜的研究还在初期阶段，但是石墨烯在许多方面比ITO具有更多潜在的优势，例如质量坚固、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和价格廉宜等。因此采用石墨烯制备透明导电薄膜是很有前景的一项工作。石墨烯作为一种新的石墨的同素异形体，因为其特殊的二维结构受到广泛关注。特别是它的电子迁移率是现在已知最高的锑化铟材料的两倍，而且成本低廉，因此其在玻璃基底上的石墨烯薄膜可以替代传统的导电玻璃（FTO，ITO）。

发明内容

本发明的目的在提供一种玻璃基底石墨烯/银纳米线透明导电薄膜的制备方法。

本发明所提供的一种玻璃基底石墨烯/银纳米线透明导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

A：利用石墨制备得到氧化石墨，制成含氧化石墨2~4 mg/ml的水溶液，经过25min~35min的超声处理，得到稳定分散的氧化石墨烯胶体水溶液；

B：将等体积、等摩尔浓度的柠檬酸钠和硝酸银水溶液混合均匀，再加入一定量的氧化石墨烯胶体溶液和与柠檬酸钠溶液相同体积的N-N二甲基乙酰胺，使用磁力搅拌器于常温下避光反应12h，升温至130℃保持3h，再加入一定量柠檬酸钠或水合肼或氢碘酸或硼氢化钠或抗坏血酸，用氨水调节溶液 pH＞10，将温度降至 95℃恒温反应6h，将产物用乙醇离心洗涤，得到银纳米线/石墨烯杂化体固体，配制1~1.5mg/ml的银纳米线/石墨烯杂化体水溶液作为前驱体以备后用，所述的柠檬酸钠水溶液和硝酸银水溶液的浓度为0.1~0.5M；

C：将玻璃片浸泡在以质量浓度为98%的浓硫酸与质量浓度为30%的双氧水混合溶液中20小时以上，所述混合溶液中的体积比为浓硫酸：双氧水=7:3，在浸泡过程中对玻璃片进行翻面，浸泡完成后使用去离子水对玻璃片进行多次清洗并用氮气吹干，然后置于0.1~0.15mol/L的有机硅烷偶联剂的甲苯或乙醇溶液中浸泡 1~1.5h，取出后用乙醇清洗干净并用氮气吹干，再将表面处理后的玻璃片在100Pa真空以下80~110℃干燥3~4h，处理后需将处理好的玻片保存在真空环境中，并80℃恒温保存；