大面积石墨烯及其透明导电膜的制备与性能研究

被引量 : 12次 | 上传用户:meganleejin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
石墨烯是一种新型的二维碳材料,它具有独特的晶体结构,在电学、光学、热学、力学等方面均呈现出优异的性能,在纳电子器件、高灵敏传感器、透明导电膜、功能复合材料、储能、催化等领域有着广阔的应用前景。因此,自2004年以来,石墨烯迅速成为材料科学和凝聚态物理领域的研究前沿。本文以化学剥离法控制制备不同尺寸的氧化石墨烯为切入点,制备出均一的大面积氧化石墨烯薄膜,探讨采用不同还原方法获得的大面积石墨烯透明导电薄膜的性能差异,并在此基础上制备了石墨烯/金属银纳米线复合透明导电薄膜,并探索其在透明导电薄膜加热器方面的应用。取得的主要成果包括:(1)采用温和氧化剥离法,制备出面积可达5000μm~2的大面积氧化石墨烯。使用大尺寸的天然鳞片石墨作为原料,在温和氧化剥离条件下,结合多步离心法成功制备出大尺寸氧化石墨烯,其最大面积可达~5000μm~2。同时,使用天然鳞片石墨粉作为原料,在强氧化和剥离条件下,高速离心制备出面积大约为100μm~2的小尺寸氧化石墨烯,为研究尺寸对石墨烯性能的影响奠定了基础。(2)使用大尺寸氧化石墨烯制备出性能优异的石墨烯透明导电薄膜。首先以不同尺寸、不同含量的氧化石墨烯为原料制备出大面积氧化石墨烯薄膜,然后采用退火还原(400°C、600°C、800°C、1000°C)、氢碘酸还原等不同还原方法获得还原氧化石墨烯薄膜,并对其光学性能和电学性能进行测试表征。研究发现,氧化石墨烯的尺寸对大面积石墨烯透明导电薄膜的透光性能无明显影响,但随着氧化石墨烯含量的不断增加,其透光率逐渐降低;且随着还原温度的不断增高,其透光率逐渐降低。大面积石墨烯透明导电膜的方块电阻随氧化石墨烯尺寸的增大而降低,随氧化石墨烯含量的增大而降低,随还原温度的不断升高而降低。大尺寸氧化石墨烯制备的石墨烯透明导电薄膜的电学性能优于小尺寸氧化石墨烯制备的石墨烯透明导电薄膜。采用平均面积为~5000μm~2、0.1mg的氧化石墨烯,在1000°C退火还原制备出的大面积石墨烯透明导电膜性能最优,其透光率为85.7%,方块电阻为1100Ω/sq。同时,在用水合肼还原大尺寸氧化石墨烯时加入氨水,最终得到的大尺寸石墨烯可以均一稳定的分散在水中。大面积石墨烯透明导电薄膜表现出良好的透光度和导电性,但性能略次于1000°C退火还原和氢碘酸还原的石墨烯透明导电薄膜。这为低成本制备石墨烯透明导电薄膜奠定了基础。(3)将金属银纳米线和氧化石墨烯溶液混合,制备出大面积石墨烯/金属银纳米线复合透明导电薄膜。采用改进的溶剂热合成法制备出金属银纳米线,银纳米线具有相对较小的直径和较长的长度,单根银纳米线的长度大约在40~90μm之间,直径大约在40~90nm之间,其纵横比大于1000。同时,发展了一种将大尺寸石墨烯与金属银纳米线复合制备透明导电薄膜的新方法,即通过在氧化石墨烯溶液中添加银纳米线,组装具有较高性能的大尺寸石墨烯/银纳米线复合透明导电薄膜。当透光率为91.7%时,方块电阻仅为11Ω/sq时,其表现出优异的电学性能和光学性能,从而使其在透明导电薄膜方面具有巨大的应用潜力。大尺寸石墨烯/银纳米线复合透明导电薄膜作为柔性透明薄膜加热器,表现出良好的除霜性能,在户外显示屏、车窗除霜器、加热窗户等方面具有广阔的应用前景。
其他文献
我国的人口结构现状以及当前和谐社会建设的呼声都将老年产品设计提到了工业产品设计师的工作日程上来。对老年产品的设计、研发需从老年人的生理、心理特征入手,发现这一人
小林多喜二的著作《蟹工船》通过对船员们悲惨的生活的描写,以及他们最终团结起来举行罢工并以失败收场一系列事件的描述,将资本主义的罪恶展现在读者面前。在小说的结尾罢工
随着世界经济的发展,公司的规模不断扩展,公司的组织形式也不断出现新的变化,企业集团化趋势越来越明显,为了能够在激烈的竞争中站稳脚跟,企业尽可能的减少成本、提高自身的
<正>随着我国经济建设步伐的加快,教育步伐也在大踏步前进之中,大学音乐教育也不例外。但是随着市场经济浪潮的冲击,大学音乐教育所折射出来一些问题不得不让人深思。从教育
编制的核定与管理是人事制度改革的源头,是高校进行岗位设置,推进全员聘用制度和分配制度改革的一项重要的基础性工作。文章分析了农业院校编制核定与管理应坚持的原则,探讨当前
指出了工程分承包管理是建筑施工过程中的一种常见的管理模式,一般情况下分承包管理的优差将会在总包工程的质量以及总承包企业的信用之中扮演重要的角色。分析了我国分承包
<正>在被誉为"北回归线荒漠带上的一颗璀璨翡翠"的国家AAAA级自然保护区梅花山的腹地、社下山西麓,有一座单层歇山式四合院清代宗祠建筑。这就是闻名遐迩的全国爱国主义教育
企业的增长及其增长过程中的融资策略是财务管理中的重点和难点,企业的可持续增长率与融资决策密切相关。本文结合融资决策、财务可持续增长,借助希金斯的增长模型,探讨了保障企
山西省作为老工业基地和欠发达省份,为在经济转型和跨越发展中实现又好又快发展,必须在更高层次的范围内谋划和推进,切实转变经济增长方式,实现转型跨越发展。这些都需要高层
本文通过系统的岩矿鉴定和电子探针分析,对纳米比亚欢乐谷地区白岗岩型铀矿的矿物特征进行了详细的研究。该地区铀的赋存形式以独立铀矿物为主,少量以类质同像形式存在于钍矿