CN105845273A - 一种石墨烯与纳米银的复合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯与纳米银的复合方法，包括如下步骤：1)在铜箔上通过化学气相沉积法生长石墨烯层，形成铜箔/石墨烯层；2)将铜箔/石墨烯层放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层上通过电泳法沉积纳米银层，形成铜箔/石墨烯层/纳米银层；3)将PDMS膜贴覆在纳米银层上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔，洗去表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层/纳米银层/PDMS膜；4)将石墨烯层/纳米银层/PDMS膜与目标基底层贴合，烘烤，除去PDMS膜后得到目标基底层/石墨烯层/纳米银层。本发明采用电泳法将纳米银与石墨烯复合，使石墨烯与纳米银充分接触，有效降低纳米银与石墨烯的接触电阻，进而提高了复合薄膜的导电性。
Description
技术领域
本发明涉及到透明导电薄膜材料制造的技术领域，特别涉及到一种石墨烯与纳米银的复合方法。
背景技术
石墨烯是碳原子按六角结构紧密堆积成的单原子层二维晶体，除了具有优异的光学、热学、力学等特性，石墨烯的载流子表现出类似于光子的行为，本征迁移率可达到2×105cm2/(V·S)(J.Appl.Phys.2011,109,093702.)，这种优异的电学性质使其在高频电子器件中有着巨大的应用价值。
为了解决转移中出现的缺陷造成石墨烯方阻较高的问题，在转移后的石墨烯表面涂覆一层纳米银，纳米银可以在石墨烯破损的地方通过搭桥的作用来降低薄膜的方阻，但是现有的技术普遍采用将石墨烯转移后，再将纳米银涂覆在石墨烯上，由于转移后石墨烯在目标基底上的附着差的问题，在涂覆纳米银时容易造石墨烯破损，另外，在石墨烯转移过程中转移膜的残留很容易阻碍石墨烯与纳米银的直接接触，影响纳米银的桥接作用，而不能降低石墨烯的方阻。因此，寻求一种新的石墨烯与纳米银复合的方法，对石墨烯在导电薄膜材料的应用领域的扩展尤为重要。
发明内容
本发明采用电泳法将纳米银与石墨烯复合，使石墨烯与纳米银充分接触，有效降低纳米银与石墨烯的接触电阻，进而提高了复合薄膜的导电性。采用先在铜箔上生长石墨烯层，再沉积纳米银层，再利用PDMS膜将石墨烯层/纳米银层转移至目标基底层上，能够有效地减少石墨烯的破损。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯与纳米银的复合方法，包括如下步骤：
1)在铜箔上通过化学气相沉积法生长石墨烯层，形成铜箔/石墨烯层；
2)将铜箔/石墨烯层放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层上通过电泳法沉积纳米银层，形成铜箔/石墨烯层/纳米银层；
3)将PDMS膜贴覆在纳米银层上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔，洗去表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层/纳米银层/PDMS膜；
4)将石墨烯层/纳米银层/PDMS膜与目标基底层贴合，烘烤，除去PDMS膜后得到目标基底层/石墨烯层/纳米银层。
优选的，所述石墨烯层为本征石墨烯层或者掺杂型石墨烯层。
优选的，所述纳米银异丙醇溶液的浓度为1-100mg/mL，其中所述纳米银的直径为10nm-100nm，长度为10μm-1000μm。
优选的，所述电泳法电流采用交流电，所述交流电电压为5-50V，频率为50-500Hz。
优选的，所述目标基底层为PET、PC、PEN、PP或PS。
采用上述技术方案，先在铜箔上生长石墨烯层，再采用电泳的方法在石墨烯层上沉积纳米银层，不仅能够减少石墨烯的破损，还能使石墨烯同纳米银充分接触，能够有效降低纳米银与石墨烯的接触电阻，进而提高复合薄膜的导电性，从而解决因石墨烯破损导致的石墨烯与纳米银不能充分接触而使石墨烯的方阻高，导电性弱的问题。
附图说明
图1为本发明得到的铜箔/石墨烯层的结构示意图。
图2为本发明得到的铜箔/石墨烯层/纳米银层的结构示意图。
图3为本发明得到的石墨烯层/纳米银层/PDMS膜的结构示意图。
图4为本发明得到的目标基底层/石墨烯层/纳米银层的结构示意图。
图5为本发明得到的目标基底层/石墨烯层/纳米银层的平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点更加的清晰，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式做出更为详细的说明，在下面的描述中，阐述了很多具体的细节以便于充分的理解本发明，但是本发明能够以很多不同于描述的其他方式来实施。因此，本发明不受以下公开的具体实施的限制。
一种石墨烯与纳米银的复合方法，包括如下步骤：
S1，在铜箔1上通过化学气相沉积法生长石墨烯层2，形成铜箔1/石墨烯层2，如图1所示；其中，石墨烯层2为纯的石墨烯层或者掺杂型石墨烯层；
S2，将铜箔1/石墨烯层2放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层2上通过电泳法沉积纳米银层3，形成铜箔1/石墨烯层2/纳米银层3，如图2所示；其中，纳米银异丙醇溶液的浓度为1-100mg/mL，其中所述纳米银的直径为10nm-100nm，长度为10μm-1000μm；所述电泳法电流采用交流电，所述交流电电压为5-50V，频率为50-500Hz；
S3，将PDMS膜4贴覆在纳米银层3上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔1，洗去表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4，如图3所示；
S4，将石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4与目标基底层5贴合，烘烤，除去PDMS膜5后得到目标基底层5/石墨烯层2/纳米银层3，如图4所示；其中目标基底层为PET、PC、PEN、PP或PS。
按照上述方法得到的目标基底层/石墨烯层/纳米线层，如图5所示，纳米银3均匀无序的分布在石墨烯层2表面。
实施例一
一种石墨烯与纳米银的复合方法，包括如下步骤：
S1，在铜箔1上通过化学气相沉积法生长石墨烯层2，形成铜箔1/石墨烯层2，如图1所示；其中，石墨烯层2为纯的石墨烯层或者掺杂型石墨烯层；
S2，将铜箔1/石墨烯层2放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层2上通过电泳法沉积纳米银层3，形成铜箔1/石墨烯层2/纳米银层3，如图2所示；其中，纳米银异丙醇溶液的浓度为1mg/mL，其中所述纳米银的直径为10nm，长度为10μm；所述电泳法电流采用交流电，所述交流电电压为5V，频率为50Hz；
S3，将PDMS膜4贴覆在纳米银层3上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔1，洗去表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4，如图3所示；
S4，将石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4与目标基底层5贴合，烘烤，除去PDMS膜5后得到目标基底层5/石墨烯层2/纳米银层3，如图4所示；其中目标基底层为PET、PC、PEN、PP或PS。
按照上述方法得到的目标基底层/石墨烯层/纳米线层，如图5所示，纳米银3均匀无序的分布在石墨烯层2表面。
实施例二
一种石墨烯与纳米银的复合方法，包括如下步骤：
S1，在铜箔1上通过化学气相沉积法生长石墨烯层2，形成铜箔1/石墨烯层2，如图1所示；其中，石墨烯层2为纯的石墨烯层或者掺杂型石墨烯层；
S2，将铜箔1/石墨烯层2放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层2上通过电泳法沉积纳米银层3，形成铜箔1/石墨烯层2/纳米银层3，如图2所示；其中，纳米银异丙醇溶液的浓度为50mg/mL，其中所述纳米银的直径为55nm，长度为120μm；所述电泳法电流采用交流电，所述交流电电压为30V，频率为250Hz；
S3，将PDMS膜4贴覆在纳米银层3上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔1，洗去表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4，如图3所示；
S4，将石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4与目标基底层5贴合，烘烤，除去PDMS膜5后得到目标基底层5/石墨烯层2/纳米银层3，如图4所示；其中目标基底层为PET、PC、PEN、PP或PS。
按照上述方法得到的目标基底层/石墨烯层/纳米线层，如图5所示，纳米银3均匀无序的分布在石墨烯层2表面。
实施例三
一种石墨烯与纳米银的复合方法，包括如下步骤：
S1，在铜箔1上通过化学气相沉积法生长石墨烯层2，形成铜箔1/石墨烯层2，如图1所示；其中，石墨烯层2为纯的石墨烯层或者掺杂型石墨烯层；
S2，将铜箔1/石墨烯层2放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层2上通过电泳法沉积纳米银层3，形成铜箔1/石墨烯层2/纳米银层3，如图2所示；其中，纳米银异丙醇溶液的浓度为100mg/mL，其中所述纳米银的直径为100nm，长度为500μm；所述电泳法电流采用交流电，所述交流电电压为50V，频率为500Hz；
S3，将PDMS膜4贴覆在纳米银层3上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔1，洗去表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4，如图3所示；
S4，将石墨烯层2/纳米银层3/PDMS膜4与目标基底层5贴合，烘烤，除去PDMS膜5后得到目标基底层5/石墨烯层2/纳米银层3，如图4所示；其中目标基底层为PET、PC、PEN、PP或PS。
按照上述方法得到的目标基底层/石墨烯层/纳米线层，如图5所示，纳米银3均匀无序的分布在石墨烯层2表面。
将上述实施例中的石墨烯与纳米银复合材料进行导电性能测试，得出石墨烯与纳米银复合材料的导电性能的评价，见表1。
| 实施例 | 透光率 | 电阻 |
| 一 | 85.6％ | 15.2Ω/sq |
| 二 | 86.2％ | 13.4Ω/sq |
| 三 | 86.8％ | 11.5Ω/sq |
由此可见，采用本发明所述的方法制得的石墨烯与纳米银复合材料具有高的导电性和高的透光率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种石墨烯与纳米银的复合方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在铜箔上通过化学气相沉积法生长石墨烯层，形成铜箔/石墨烯层；
2)将铜箔/石墨烯层放入纳米银异丙醇溶液中，在石墨烯层上通过电泳法沉积纳米银层，形成铜箔/石墨烯层/纳米银层；
3)将PDMS膜贴覆在纳米银层上，在过硫酸铵溶液中，腐蚀掉铜箔，洗去石墨烯表面吸附的杂质离子，烘干，得到石墨烯层/纳米银层/PDMS膜；
4)将石墨烯层/纳米银层/PDMS膜与目标基底层贴合，烘烤，除去PDMS膜后得到目标基底层/石墨烯层/纳米银层。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯与纳米银的复合方法，其特征在于：所述石墨烯层为本征石墨烯层或者掺杂型石墨烯层，所述石墨烯层的厚度为0.335nm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯与纳米银的复合方法，其特征在于：所述纳米银异丙醇溶液的浓度为1-100mg/mL，其中所述纳米银的直径为10nm-100nm，长度为10μm-1000μm。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯与纳米银的复合方法，其特征在于：所述电泳法电流采用交流电，所述交流电电压为5-50V，频率为50-500Hz。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯与纳米银的复合方法，其特征在于：所述目标基底层为PET、PC、PEN、PP或PS。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160810 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |