化学法制备石墨烯基透明导电薄膜的研究进展

石墨烯作为一种新型的二维纳米材料,具有优异的透光率和导电性。与传统的铟锡氧化物(ITO)相比,石墨烯具有更高的导电性、较好的柔韧性和丰富的资源,因此石墨烯在透明导电薄膜领域有着较好的应用前景。主要对国内外近3年来化学法制备石墨烯基透明导电薄膜的最新研究成果进行综述。并以成膜方法的不同为区分,重点介绍了真空抽滤法、旋涂法、自组装、Langmuir-Blodgett(LB)法、喷涂法制备石墨烯基透明导电薄膜的最新研究成果。同时,对薄膜的硝酸处理、掺杂进行了介绍。最后,就目前化学法制备石墨烯基透明导电薄膜所面临的问题进行了讨论,并对石墨烯透明导电薄膜的未来发展进行了展望。     

磺化石墨烯及其导电炭薄膜的制备与性能

以石墨为原料, 采用Hummers法液相氧化合成了氧化石墨(GO), 通过低温真空剥离预还原、磺化反应、葡萄糖二次还原, 合成了高质量的磺化石墨烯(S-GNS), 有效避免了在此过程中石墨烯大量团聚的现象. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析仪(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等分析手段对磺化石墨烯样品进行了表征. 实验结果表明: 对氨基苯磺酸成功地接枝到了石墨烯上, 磺化石墨烯还原彻底, 热稳定性能高; 石墨烯表面平整, 缺陷少; 单层磺化石墨烯厚度约为1.2 nm. 水溶性、分散性实验结果表明: 磺化石墨烯拥有高水溶性和高分散性. BET比表面积及电性能测试表明: 磺化石墨烯的比表面积高达806.4 m²/g, 薄膜材料的导电率为1150 S/m.     

石墨烯透明导电薄膜可控制备及实用性研究

新型二维材料石墨烯,因其优异特性被认为是众多领域的理想新型功能材料,其产业化应用是当前及未来的重要研究课题之一。综述了针对性提高石墨烯导电薄膜透光率和导电性能的可控制备的最新研究进展,包括可控制备大尺寸、大面积石墨烯,以及通过掺杂或与其他材料形成复合材料等方法有效提高石墨烯薄膜的光电性能,并对石墨烯透明导电薄膜电极在触摸屏、显示屏等的实用化应用进行了探讨和展望。     

化学还原石墨烯薄膜的制备及结构表征

以天然鳞片石墨为原材料,采用Hummers法成功制备了氧化石墨,并采用化学还原方法制备石墨烯薄膜材料,分别应用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、拉曼光谱分析(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对氧化石墨和化学还原石墨烯薄膜的性能、结构和形貌进行了表征。实验结果表明,通过控制溶液的pH值为10可防止石墨烯团聚,石墨烯溶液的分散性非常好,碳氧比达到了8.8∶1,扫描电镜图片观察到了较薄的片层。通过XRD图谱可以看出,石墨烯薄膜比原始石墨的层间距变大。拉曼光谱表明,石墨烯薄膜相对氧化石墨的ID/IG值更大,样品在还原的过程中无序度增加。石墨烯薄膜的微观结构研究为其在超级电容器电极或重金属废水过滤膜等方面的应用提供了理论基础。     

碘化钾还原氧化石墨烯制备柔性石墨烯薄膜

采用酸性碘化钾（KI）溶液还原由真空抽滤得到氧化石墨烯薄膜制备得到了完整性良好的石墨烯薄膜。研究表明,体系中盐酸浓度和反应时间影响KI还原氧化石墨烯薄膜的效果。当采用盐酸浓度为ImolL-1。的50％KI溶液还原氧化石墨烯膜30min时,制得的石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和较高的完整性。     

氢气热处理制备大块导电石墨烯薄膜及表征

通过真空抽滤水中分散良好的氧化石墨烯获得薄膜,并在600℃氢气气氛中保温2h还原即可获得含氧量极低的大片导电石墨烯(GE)薄膜。以X射线衍射(XRD)、红外分析(FT-IR)、拉曼光谱仪(Ramanspectroscopy)研究氢气气氛热处理前后薄膜的物相、官能团组成和分子结构;采用SEM观察石墨烯薄膜的表面形貌;采用四探针测试仪对氢气气氛热处理前后薄膜的电学行为进行了对比考察。实验结果表明,氢气气氛热处理氧化石墨烯可以获得含氧量极低且导电性能优良的石墨烯;96mL浓度为0.0937mg/mL的氧化石墨烯溶液抽滤膜经氢气处理后获得的石墨烯薄膜方阻达到11.3Ω/□,薄膜电阻率为0.6Ω.cm。     

石墨烯透明导电薄膜的研究现状及应用前景

简要概述了石墨烯透明导电薄膜的结构与性质、几种常见的石墨烯透明导电薄膜的制备方法以及潜在应用,对石墨烯透明导电薄膜的研究现状进行了评述。最后,就目前石墨烯透明导电薄膜研究中所面临的问题进行了讨论,并展望了其应用前景与发展趋势。     

还原氧化石墨烯/碳纳米管透明导电薄膜的制备及性能研究

使用天然植物多酚——单宁酸(TA)作为氧化石墨烯(GO)的还原剂,通过"一步法"实现了对GO的绿色还原和功能化.随后,将TA还原氧化石墨烯(RGO)和碳纳米管(SWCNT)结合起来,共同构筑具有三维结构的石墨烯/单壁碳纳米管(RGO/SWCNT)透明导电薄膜(TCFs).该薄膜有着良好的导电性(透光率为75.1％时,面...     

大面积石墨烯薄膜的电沉积制备与性能调控研究

首先采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)分子膜,然后通过电泳沉积(EPD)技术在Cu箔上电化学沉积了氧化石墨烯膜(EPD-GO),最后导入氢气气氛(800℃)下退火还原,得到大面积导电石墨烯薄膜(TRGE)。利用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、四探针测试仪和电化学工作站分别研究了各阶段产物的物相、形貌、谱学、导电性和电容性能,证明了所制备的石墨烯薄膜具有良好的机械柔韧性和导电性能;同时,还对石墨烯薄膜的成膜及导电性能优化机理进行了探讨。     

石墨烯基有序介孔金属氧化物复合材料的制备及研究进展

综述了以石墨烯作为载体,利用有序介孔金属氧化物特殊的3D结构,以及两者共存产生的协同效应,开发系列新型石墨烯基有序介孔金属氧化物复合材料的最新研究进展。介绍了本课题组在有序介孔金属氧化物的可控合成、与石墨烯的有效复合以及复合材料的光电性能等方面的探索性研究。着重对石墨烯基有序介孔金属氧化物复合材料的制备方法、形成机理及其在催化、电化学、传感和能量储存等领域的最新应用进行概述,并展望了其未来的发展趋势。     

石墨烯基导热薄膜的研究进展

随着现代技术的发展,散热和导热已成为制约芯片器件小型化和大功率制造业发展的关键问题之一。由于传统的金属导热材料存在密度大和易氧化等问题,近年来以石墨烯基材料为代表的非金属碳基材料逐渐成为国内外的研究热点。本文综述了近年国内外石墨烯导热薄膜的制备方法及最新研究成果,分析讨论了热处理工艺、晶粒尺寸、薄膜密度及杂质原子和缺陷等对石墨烯导热薄膜性能的影响和物理机理,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

导电微滤炭膜的制备及其性能研究

介绍了一种膜/电极材料-导电微滤炭膜,通过在炭膜中加入造孔剂、导电炭黑研究其导电性能与孔结构性能的关系;并考察了在低压电场作用下,导电微滤炭膜水通量的变化规律及电化学氧化对亚甲基蓝处理效果的影响.结果表明,炭膜的导电性能随其孔隙率的增加而减小,炭黑的加入可有效地提高炭膜的导电性能.在低压电场的作用下,电渗效应和电化学反应的存在,使导电炭膜的水渗透通量明显地提高,并随着电场强度和膜本身导电性的增加,水渗透通量的增加程度更加显著.将导电炭膜用于亚甲基蓝污水体系,因导电炭膜表面亲水性的改变及电渗效应和电化学氧化的影响,不仅增大了炭膜的水渗透通量,同时通过对吸附膜表面亚甲基蓝的氧化降解作用,使炭膜表现出一定的抗膜污染能力.     

原位气相聚合法合成制备PTh/PVDF导电复合膜的研究

在低温低压条件下,以FeCl3为氧化剂,通过原位气相聚合法合成制备PTh(聚噻吩)/PVDF(聚偏氟乙烯)导电复合膜,探讨了制备条件对复合膜性能的影响.ATR-IR光谱测试结果证实,该复合膜的光谱图中出现了聚噻吩的特征吸收峰.扫描电镜观察表明,该复合膜的表观形貌随聚合进行而逐步变化.四探针法测试结果显示,该复合膜的电导率为0.1～1.0S·cm-1.滤速法测定结果说明,该复合膜的平均孔径随聚合反应时间增加而逐渐减小.     

Highly conductive graphene-based segregated composites prepared by particle templating

We use capillary-driven particle level templating and hot melt pressing to disperse few-layer graphene flakes within a polystyrene matrix to enhance the electrical conductivity of the polymer. The conducting pathways provided by the graphene located at the particle surfaces through contact of the bounding surfaces allow percolation at a loading of less than 0.01 % by volume. This method of distributing graphene within a matrix overcomes the need to disperse the sheet-like conducting fillers isotropically within the polymer, and can be scaled up easily.     

含有序贯通孔道液晶聚合物膜的制备及其无水质子传导

利用含苯甲酸（6OBA）和苯乙烯基吡啶（6SzMA）基团的单体分子间氢键作用诱导形成超分子液晶,与交联剂（C6H）混合后通过原位光聚合,在平行取向条件下制备功能液晶聚合物膜,获得有序贯通的传导通道,并应用于无水质子传导,进一步通过H₃PO₄掺杂实现质子传导性能强化。运用FT-IR、POM、TGA、DSC、2D-SAXS、高分辨TEM和EIS对其氢键、液晶特性、微观结构和无水质子传导性能进行表征。结果表明,6OBA与6SzMA分子间形成氢键诱导产生近晶相,平行取向条件下聚合后,近晶相层结构固化获得纳米尺度规整排布的有序孔道,在无水条件下170℃时其质子传导率为7.1×10^-9 S/cm。H₃PO₄掺杂后以分子簇的形式存在,充足的质子源和增强的氢键网络使得传导性能显著提升超4个数量级,170℃时达到3.2×10^-4 S/cm。     

各向异性导电胶用新型导电复合粒子的制备

采用无钯活化的化学镀的方法成功地制备出外镀银/铜/环氧树脂新型导电复合粒子,并对导电复合粒子进行了光学显微镜、SEM和EDS分析.结果表明:制备的导电微粒密度小,具有良好的导电性能,可以满足各向异性导电胶应用需求.     

导电分子印迹膜化学修饰电极的制备及其对胭脂红的电化学检测

报道了一种聚丙烯酰胺(PAAM)-植酸(PA)-聚多巴胺(PDA)导电分子印迹膜(PAAM-PA-PDA MIP)化学修饰电极的制备、表征及其在电化学定量检测食品添加剂胭脂红(P4R)中的应用。即通过原位电聚合和碱液洗脱的方法在玻碳电极(GCE)表面制得具有分子识别作用的导电分子印迹膜(PAAM-PA-PDA MIP)化学修饰电极,并利用SEM、循环伏安法(CV)及交流阻抗法(EIS)对该导电分子印迹膜化学修饰电极的表面形貌和电化学性能进行表征。研究结果表明该方法所制备的导电分子印迹膜化学修饰电极具有良好的电化学检测性能和应用前景,其对P4R的线性检测区间为10~200 μmol/L,灵敏度为0.085 A/mol/L,检测限可达23.6 nmol/L,并可有效地应用于P4R实际样品的分析检测。      

高性能导电薄膜的制备

采用磁控溅射法在玻璃基底上制备了Cr-Cu-Al-Cr薄膜,用焊接法测试薄膜附着性能,用x射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）和台阶仪对薄膜进行表征,研究溅射过程中以及在高温大气环境下薄膜的防氧化方法,分析薄膜晶粒大小与电性能关系,制备出性能较好的导电膜。     

绒面ZAO透明导电膜的制备工艺研究

绒面ZAO(ZnO∶Al,氧化锌铝)透明导电膜在硅基薄膜太阳能电池领域应用前景广阔,本文利用直流磁控溅射方法,采用氧化锌铝陶瓷靶材制备了ZAO透明导电膜,并用自制的腐蚀液对膜层进行腐蚀以便形成太阳能电池所需要的表面凹凸起伏的绒面结构。研究了不同镀膜温度对膜层性能的影响,不同退火条件下膜层热稳定性的变化情况,不同腐蚀时间下膜层电阻、透过率以及表面形貌的变化,结果表明,在相同真空度、溅射功率和节拍的情况下,220℃下制备的ZAO透明导电膜膜层性能最好,腐蚀时间为30 s时获得的绒面效果好。