石墨烯/纳米银导电油墨的制备及其导电性能研究

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导电油墨是具有导电性的功能性油墨,可印刷制造电子产品,广泛用于印刷电子领域。纳米银导电油墨由于其良好的导电性和强抗氧化性,是功能印刷中最常用的导电油墨,但其价格昂贵、在高电场下容易发生迁移,且还存.在处理温度高不能适印于柔性基材等问题。本文采用化学还原法制备了粒径均一、分散性好的纳米银和在石墨烯表面负载了纳米银颗粒的石墨烯/纳米银复合材料,研究了实验条件的变化对其形貌的影响。并将纳米银和石墨烯/纳米银复合材料混合作为导电填料制备导电油墨。重点研究了石墨烯/纳米银复合材料的掺杂量以及石墨烯/纳米银复合材料表面负载不同粒径的纳米银颗粒对油墨导电性能的影响。主要内容如下:1.采用液相还原法,在乙醇体系下以银氨溶液作为银源,PVP为保护剂,葡萄糖还原制备纳米银分散液。探讨了 PVP用量、AgNO3的浓度对纳米银颗粒形貌的影响,确定了制备球形纳米银颗粒最优实验条件:当硝酸银浓度为0.1 mol/L,PVP与硝酸银摩尔比为1.5:1时,制备的纳米银粒子分散性好,粒径约为35 nm。2.采用改进的Hummers法,以天然石墨为原料制备出氧化程度高、晶型完好、在乙醇溶剂中具有良好分散性的氧化石墨烯。3.以葡萄糖为还原剂,采用同步还原法,在乙醇体系下同时还原银氨溶液和氧化石墨烯合成石墨烯/纳米银复合材料。讨论反应温度、氧化石墨烯与AgNO3的质量比和还原剂的种类对制备的复合材料微观形貌的影响。结果表明:石墨烯呈片状,片层较薄:纳米银以均匀的球形负载在石墨烯片层表面,粒径均一,粒径尺寸分布为18-40 nm。4.将纳米银与石墨烯/纳米银复合材料掺杂制备了导电填料总含量为60%的导电油墨。研究了掺杂不同含量和不同粒径的石墨烯/纳米银复合材料对油墨导电性能的影响。结果发现,随着石墨烯/纳米银复合材料含量的增加,导电性能逐渐增加,含量达到12%时,导电性能最好,继续增加有下降的趋势。当石墨烯/纳米银复合材料掺杂量相同时,掺杂负载纳米银平均粒径为18 nm的石墨烯/纳米银复合材料制备的油墨导电性能最好,约为2.4×10-8Ω·m。
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