CN104492677A - 一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法 Download PDF

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姜浩
朱鹏黄
黄德萍
李占成
高翾
张永娜
史浩飞
杜春雷
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Abstract

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤一，在石墨烯薄膜的表面涂布银纳米线分散液，然后对石墨烯薄膜加热，使银纳米线分散液干燥；步骤二，待干燥后，对石墨烯薄膜表面进行滚压处理；步骤三，将经过滚压处理的石墨烯薄膜放入于去离子水中，然后取出烘干；步骤四，在烘干后的石墨烯薄膜的表面涂布导电聚合物，然后对其加热干燥成膜。本发明在石墨烯上制备了一层涂层能有效保护石墨烯，提高石墨烯应用薄膜的耐磨性，不会降低石墨烯本身的优异透光率，还会降低石墨烯本身的表面电阻，能使大面积石墨烯在实际应用过程中可加工性能大幅提高。

Description

一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法。
背景技术
近年来，石墨烯作为一种全新的功能材料，其优异的物理性质引起了全世界范围的高度关注。尤其是极高的光学透过率、超高的载流子迁移率等特性，为透明导电材料的性能突破提供了全新的方向。
现有成熟的石墨烯规模化制备的方法是低压化学气相沉积法(CVD)。CVD法制备石墨烯是由数量众多的微米级尺寸的石墨烯单晶片拼接而成，单晶片之间存在大量晶格缺陷。这种结构特点严重降低了石墨烯力学强度，轻微物理接触就会造成破损，甚至脱落，限制了石墨烯的实际应用。目前，就如何石墨烯进行保护方面的研究较少，主要方法是采用透明绝缘材料涂层覆盖于石墨烯表面对其进行保护。例如燕超等采用湿法涂布技术，在石墨烯表面涂覆透明的PMMA、PVP、SiO2等材料涂层，避免其他物体与石墨烯直接的物理接触，从而达到石墨烯保护目的。上述石墨烯保护方法中，透明绝缘保护涂层的存在增加了接触电阻，甚至形成断路，致使石墨烯无法应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，实现了大规模生产石墨烯保护用透明导电涂层，避免了现有的透明绝缘保护涂层的存在增加了接触电阻，甚至形成断路，致使石墨烯无法应用的现象。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在石墨烯薄膜的表面涂布银纳米线分散液，然后对石墨烯薄膜加热，使银纳米线分散液干燥；
步骤二，待干燥后，对石墨烯薄膜表面进行滚压处理；
步骤三，将经过滚压处理的石墨烯薄膜放入于去离子水中，取出烘干；
步骤四，在烘干后的石墨烯薄膜的表面涂布导电聚合物，然后对其加热干燥成膜。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤一中所述的银纳米线分散液的浓度为0.01-10mg/ml。
优选的，所述步骤一中所述银纳米线分散液的浓度为0.1-3mg/mL。
进一步，所述步骤一中所述银纳米线分散液中银纳米线的直径为20-120nm。
优选的，所述所述步骤一中所述银纳米线分散液中银纳米线的直径为20-35nm。
进一步，所述步骤一中的涂布方法为旋涂或线棒涂布或浸涂或喷涂或狭缝涂布。
进一步，所述步骤一中加热干燥的加热温度为50-260℃，加热时间为1-60min。
优选的，所述步骤一中加热干燥的加热温度为90-170℃，加热时间为2-15min。
进一步，所述步骤二中所述滚压处理的压力为0.1-50MPa。
优选的，所述步骤二中所述滚压处理的压力为15-30MPa
进一步，所述步骤三中所述的烘干处理的温度为50-120℃，烘干时间为1-30min。
优选的，所述步骤三中所述的烘干处理的温度为50-120℃，烘干时间为5-20min。
进一步，所述步骤四中所述的导电聚合物为PEDOT/PSS(PEDOT/PSS是指一种高分子聚合物的水溶液，导电率很高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液，PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸)。
进一步，所述步骤四中所述加热干燥的加热温度为40-180℃，加热时间为1-60min。
优选的，所述步骤四中所述加热干燥的加热温度为90-130℃，加热时间为5-15min。
本发明的有益效果是：本发明以导电聚合物和银纳米线为成膜物质，在石墨烯上制备了一层透明导电保护涂层，本发明方法适合于滚涂、喷涂、狭缝等涂布等涂布方法，可以在大面积石墨烯表面上制备均匀涂层，该涂层能有效保护石墨烯，提高石墨烯应用薄膜的耐磨性，不会降低石墨烯本身的优异透光率，还会降低石墨烯本身的表面电阻约一倍，本发明的保护涂层能使大面积石墨烯在实际应用过程中可加工性能大幅提高。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
采用旋涂法在石墨烯薄膜的表面涂布浓度为0.5mg/mL，银纳米线直径为120nm的银纳米线分散液，涂布完成后，将石墨烯薄膜置于50℃的温度下加热60min，待银纳米线分散液干燥后，对石墨烯薄膜进行滚压处理，处理压力为0.1MPa。滚压处理完成后，将石墨烯薄膜放入去离子水中，然后取出石墨烯薄膜，将石墨烯薄膜置于50℃的温度下烘干30min，烘干后，在石墨烯薄膜的表面涂布PEDOT/PSS，涂布完后将石墨烯薄膜放置于90℃的温度下干燥60min，干燥后，石墨烯薄膜的表面即形成透明导电膜。
实施例二
采用喷涂法在石墨烯薄膜的表面涂布浓度为5mg/mL，银纳米线直径为20nm的银纳米线分散液，涂布完成后，将石墨烯薄膜置于260℃的温度下加热1min，待银纳米线分散液干燥后，对石墨烯薄膜进行滚压处理，处理压力为5MPa。滚压处理完成后，将石墨烯薄膜放入去离子水中，然后取出石墨烯薄膜，将石墨烯薄膜置于120℃的温度下烘干1min，烘干后，在石墨烯薄膜的表面涂布PEDOT/PSS，涂布完后将石墨烯薄膜放置于180℃的温度下干燥1min，干燥后，石墨烯薄膜的表面即形成透明导电膜。
实施例三
采用狭缝涂布法在石墨烯薄膜的表面涂布浓度为3mg/mL，银纳米线直径为40nm的银纳米线分散液，涂布完成后，将石墨烯薄膜置于150℃的温度下加热2min，待银纳米线分散液后，对石墨烯薄膜进行滚压处理，处理压力为3MPa。滚压处理完成后，将石墨烯薄膜放入去离子水中，然后取出石墨烯薄膜，将石墨烯薄膜置于80℃的温度下烘干10min，烘干后，在石墨烯薄膜的表面涂布PEDOT/PSS，涂布完后将石墨烯薄膜放置于100℃的温度下干燥10min，干燥后，石墨烯薄膜的表面即形成透明导电膜。
实施例四
采用线棒涂布法在石墨烯薄膜的表面涂布浓度为2mg/mL，银纳米线直径为100nm的银纳米线分散液，涂布完成后，将石墨烯薄膜置于100℃的温度下加热10min，待银纳米线分散液干燥后，对石墨烯薄膜进行滚压处理，处理压力为2MPa。滚压处理完成后，将石墨烯薄膜放入去离子水中，然后取出石墨烯薄膜，将石墨烯薄膜置于100℃的温度下烘干5min，烘干后，在石墨烯薄膜的表面涂布PEDOT/PSS，涂布完后将石墨烯薄膜放置于110℃的温度下干燥5min，干燥后，石墨烯薄膜的表面即形成透明导电膜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在石墨烯薄膜的表面涂布银纳米线分散液，然后对石墨烯薄膜加热，使银纳米线分散液干燥；
步骤二，待干燥后，对石墨烯薄膜表面进行滚压处理；
步骤三，将经过滚压处理的石墨烯薄膜放入于去离子水中，然后取出烘干；
步骤四，在烘干后的石墨烯薄膜的表面涂布导电聚合物，然后对其加热干燥成膜。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述的银纳米线分散液的浓度为0.01-10mg/ml。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述的银纳米线的直径为20-120nm。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的涂布方法为旋涂或线棒涂布或浸涂或喷涂或狭缝涂布。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中加热的加热温度为50-260℃，加热时间为1-60min。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中加热的加热温度为90-170℃，加热时间为2-15min。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中所述滚压处理的压力为0.1-50MPa。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤三中所述的烘干处理的温度为50-120℃，烘干时间为1-30min。
9.根据权利要求1至6任一项所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤四中所述的导电聚合物为PEDOT/PSS。
10.根据权利要求1至6任一项所述的一种石墨烯保护用透明电涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤四中所述加热干燥的加热温度为40-180℃，加热时间为1-60min。
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