[发明专利]一种石墨烯包覆的金属纳米线网络及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯包覆的金属纳米线网络及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：在基底上制备金属纳米线网格，进行下述1)或2)：1)利用电化学沉积方法在金属纳米线网格表面沉积氧化石墨烯，将氧化石墨烯还原为石墨烯，得到石墨烯包覆的金属纳米线网格；2)利用电化学沉积方法在金属纳米线网格表面沉积金属氧化物，得到金属氧化物包覆的金属纳米线网格。本发明利用电化学沉积选择性地在金属纳米线网络表面沉积石墨烯或金属氧化物，在对金属纳米线网络光电性能无影响的情况下提高了金属纳米线网络的稳定性。可以通过控制电化学沉积的反应条件，控制石墨烯或金属氧化物壳层的厚度，并且几乎不降低金属纳米线网络的透过率。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯包覆的金属纳米线网络及其制备方法，属于透明导电材料领域。

背景技术

金属纳米线网络具有电导率高、耐弯折、易制备等优势，有望在柔性触控屏、可拉伸透明电加热器、聚合物太阳能电池等领域取得实际应用。然而，由于金属纳米线的比表面积大，具有大量的表面原子和表面悬挂键，导致其在空气中或在高温、高湿度、富氧等环境下会迅速氧化而丧失导电性，制约着它们在光电器件中长期使用。研究者常常采用稳定的材料对金属纳米线网络进行保护，通过钝化表面原子提高金属纳米线网络的稳定性。常用的保护层材料包括石墨烯、金属氧化物等。按照保护层材料与金属纳米线网络复合方式的不同，可以把提高金属纳米线网络稳定性的方法分为覆盖保护层薄膜和在金属纳米线表面包覆保护层材料形成核壳结构两种。与覆盖保护层薄膜方法相比，形成金属纳米线/保护层核壳结构提高金属纳米线网络的稳定性，具有不降低透过率的优势。

从目前的报道来看，石墨烯包覆金属纳米线网络的制备技术已经取得了阶段性的进展，但其制备过程往往依赖高温、还原性气氛等苛刻条件。例如，一种石墨烯包覆的节能金属导线的制备方法(公开号：105741975A)，该发明采用化学气相沉积的方法，需要加入碳源，氩气和氢气作为保护气氛，以及高达600～1200℃的生长温度；一种石墨烯与金属纳米线复合导电薄膜的制备方法(公开号：104867618B)，该方法只能得到石墨烯与金属纳米线复合导电薄膜，无法获得金属氧化物包覆金属纳米线核壳网络；一种石墨烯包覆金属纳米线的制备方法(公开号：108971480A)，该方法需要多次高温(600～1200℃)氢气氛退火。

另一方面，金属氧化物包覆金属纳米线方面的报道较少。其中，金属化合物包覆铜纳米线的复合材料、制备方法与应用(公开号：108796549A)，公开了一种在铜纳米线表面电沉积氢氧化物的方法。虽然该方法具有简单可控的特点，但并没制备出金属氧化物包覆的金属纳米线；金属氧化物复合银纳米线透明导电薄膜的制备方法(公开号：106782891A)，该发明专利将先将银纳米线涂布在衬底上，然后在其表面旋涂金属氧化物薄膜，制备出金属氧化物与金属纳米线复合的透明导电薄膜，但是其透过率远远低于金属纳米线网络的透过率；一种银@金属氧化物复合纳米线的制备方法(公开号：106001552A)，该发明专利将银纳米线分散液与金属盐溶液混合，制备出银@金属氧化物复合纳米线。但是该方法先制备金属氧化物包覆的金属纳米线，然后在将其涂布成网络。由于金属氧化物的阻隔作用，导致这种网络的面电阻非常大，无法作为透明导电材料使用。

综上，在金属纳米线表面包覆石墨烯壳层依赖于高温处理，包覆金属氧化物壳层的现有方法无法同时获得高的透过率和导电性；目前尚缺乏简单、可控、既能在金属纳米线表面包覆石墨烯，又能在金属纳米线网络表面包覆金属氧化物的通用方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯包覆的金属纳米线网络及其制备方法，在几乎不降低金属纳米线网络透过率的前提下，提高其稳定性；本发明方法工艺简单、金属氧化物或者石墨烯壳层厚度可控、有利于大面积制备。

本发明方法解决了现有技术中存在的如下技术缺陷：针对金属纳米线网络透明导电材料稳定性差，提高金属纳米线网络稳定性的现有方法往往会降低其透过率或电导率，并且依赖于高温等苛刻条件。

具体地，本发明所提供的石墨烯或金属氧化物包覆金属纳米线网格的制备方法，包括如下步骤：