一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明是一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，具體步驟為：(1)石墨烯前驅液的制備；(2)襯底清洗：襯底可以為導電玻璃、硅片和載玻片；(3)ZnO種層的制備；(4)氧化石墨烯薄膜的制備：采用提拉法制備氧化石墨烯薄膜，一共提拉兩次，每次提拉15min；(5)還原；(6)復合材料的制備。本發明利用提拉法在玻璃襯底上制備了一層氧化石墨烯薄膜，釆用化學還原法對其還原，并利用水熱法制備了柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料，此工藝簡單可行，代替了昂貴的銦錫氧化物薄膜，合成的復合材料具備較好的形貌和柔性，且具有很高的透過率。
【專利說明】
一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝
技術領域
[0001]本發明涉及石墨烯金屬復合材料生產領域，尤其涉及一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝。
【背景技術】
[0002]透明導電材料是一種具備優異電學和光學性能的材料，在太陽能電池、液晶顯示器、觸摸屏及其它光電器件領域被大量使用，在這些領域中主要以透明導電薄膜的形式存在。目前普遍使用的透明導電薄膜是銦錫氧化物薄膜，但銦資源稀少，制膜設備昂貴，薄膜無法彎曲折疊，因此柔性電子材料成為主要的發展方向。
【發明內容】
[0003]本發明旨在解決現有技術的不足，而提供一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝。
[0004]本發明為實現上述目的，采用以下技術方案:
[0005]—種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0006](I)石墨烯前驅液的制備:
[0007]將氧化石墨溶于超純水中，配制成0.5-1.5mg/ml的前驅液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉速為90001'/111；[11，重復此過程至無沉淀產生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅液；
[0008](2)襯底清洗:
[0009]以導電玻璃為襯底，先將導電玻璃切割成2X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將導電玻璃浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復3次;最后用蒸餾水和無水乙醇沖洗，烘干；
[0010](3)Zn0種層的制備:
[0011]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合;用移液槍移取混合溶液旋涂在導電玻璃上，旋轉速度為3000r/min，旋涂時間為25-30s，重復旋涂3次，使之分布均勻;然后將導電玻璃在70°C下進行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒60-90min，升溫速率為5 °C /min;
[0012](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0013]在處理好的導電玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對玻璃進行改性;在得到的石墨烯前驅液中加入氨水，調節其PH值為10，超聲震蕩90min;將導電玻璃放置在石墨烯前驅液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0014](5)還原:
[0015]在水熱釜的內膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的導電玻璃，密封，置于烘箱中，80°C還原15h;
[0016](6)復合材料的制備:
[0017]在濃度為lOmmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為5-8:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調節溶液的pH為10;將導電玻璃和溶液一同放入水熱釜中，900C保溫1h;反應完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無水乙醇反復洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料。
[0018]所述襯底可以為硅片。
[0019]所述襯底可以為載玻片。
[0020]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0021]所述水熱釜的內膽為聚四氟乙烯的材質。
[0022]本發明的有益效果是:本發明利用提拉法在玻璃襯底上制備了一層氧化石墨烯薄膜，釆用化學還原法對其還原，并利用水熱法制備了柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料，此工藝簡單可行，代替了昂貴的銦錫氧化物薄膜，合成的復合材料具備較好的形貌和柔性，且具有很高的透過率。
【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例對本發明作進一步說明:
[0024]實施例1:
[0025]—種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0026](I)石墨烯前驅液的制備:
[0027]將氧化石墨溶于超純水中，配制成0.5mg/ml的前驅液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉速為90001'/111；[11，重復此過程至無沉淀產生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅液；
[0028](2)襯底清洗:
[0029]以導電玻璃為襯底，先將導電玻璃切割成2X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將導電玻璃浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復3次;最后用蒸餾水和無水乙醇沖洗，烘干；
[0030](3)Zn0種層的制備:
[0031]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合;用移液槍移取混合溶液旋涂在導電玻璃上，旋轉速度為3000r/min，旋涂時間為25s，重復旋涂3次，使之分布均勻;然后將導電玻璃在70 V下進行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒60min，升溫速率為5 °C /min;
[0032](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0033]在處理好的導電玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對玻璃進行改性;在得到的石墨烯前驅液中加入氨水，調節其PH值為10，超聲震蕩90min;將導電玻璃放置在石墨烯前驅液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0034](5)還原:
[0035]在水熱釜的內膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的導電玻璃，密封，置于烘箱中，80°C還原15h;
[0036](6)復合材料的制備:
[0037]在濃度為lOmmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為5:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調節溶液的pH為10;將導電玻璃和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫1h;反應完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無水乙醇反復洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料。
[0038]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0039]所述水熱釜的內膽為聚四氟乙烯的材質。
[0040]實施例2:
[0041]—種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0042](I)石墨烯前驅液的制備:
[0043]將氧化石墨溶于超純水中，配制成1.5mg/ml的前驅液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉速為90001'/111；[11，重復此過程至無沉淀產生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅液；
[0044](2)襯底清洗:
[0045]以硅片為襯底，先將硅片切割成2X2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將硅片浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復3次;最后用蒸餾水和無水乙醇沖洗，烘干；
[0046](3)Zn0種層的制備:
[0047]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合；用移液槍移取混合溶液旋涂在硅片上，旋轉速度為3000r/min，旋涂時間為30s，重復旋涂3次，使之分布均勻；然后將硅片在70 V下進行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒90min，升溫速率為5 °C /min;
[0048](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0049]在處理好的硅片上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對硅片進行改性;在得到的石墨烯前驅液中加入氨水，調節其pH值為10，超聲震蕩90min;將硅片放置在石墨烯前驅液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0050](5)還原:
[0051]在水熱釜的內膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的硅片，密封，置于烘箱中，80°C 還原 15h;
[0052](6)復合材料的制備:
[0053]在濃度為10mmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為8:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調節溶液的pH為10;將硅片和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫10h;反應完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無水乙醇反復洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料。
[0054]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0055]所述水熱釜的內膽為聚四氟乙烯的材質。
[0056]實施例3:
[0057]一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，具體步驟為:
[0058](I)石墨烯前驅液的制備:
[0059]將氧化石墨溶于超純水中，配制成lmg/ml的前驅液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復三次，形成均勾的懸浮液，然后離心1min，轉速為9000r/min，重復此過程至無沉淀產生，除去未剝尚的氧化石墨，再尚頻超聲震蕩90min，得到石墨稀BU驅液；
[0060](2)襯底清洗:
[0061 ]以載玻片為襯底，先將載玻片切割成2 X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將載玻片浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復3次;最后用蒸餾水和無水乙醇沖洗，烘干；
[0062](3)Zn0種層的制備:
[0063]將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合；用移液槍移取混合溶液旋涂在載玻片上，旋轉速度為3000r/min，旋涂時間為28s，重復旋涂3次，使之分布均勻；然后將載玻片在70 °C下進行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒80min，升溫速率為5 °C /min;
[0064](4)氧化石墨烯薄膜的制備:
[0065]在處理好的載玻片上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對載玻片進行改性;在得到的石墨稀前驅液中加入氨水，調節其pH值為10，超聲震蕩90min ；將載玻片放置在石墨烯前驅液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜；
[0066](5)還原:
[0067]在水熱釜的內膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的載玻片，密封，置于烘箱中，80°C還原15h;
[0068](6)復合材料的制備:
[0069]在濃度為10mmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩爾比為6:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調節溶液的pH為10;將載玻片和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫1h;反應完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無水乙醇反復洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料。
[0070]所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。
[0071]所述水熱釜的內膽為聚四氟乙烯的材質。
[0072]上面對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，其特征在于，具體步驟為: (1)石墨稀BU驅液的制備: 將氧化石墨溶于超純水中，配制成0.5-1.5mg/ml的前驅液，攪拌40min，超聲震蕩90min，重復三次，形成均勾的懸浮液，然后離心10111；[11，轉速為90001'/111；[11，重復此過程至無沉淀產生，除去未剝離的氧化石墨，再高頻超聲震蕩90min，得到石墨稀前驅液； (2)襯底清洗: 以導電玻璃為襯底，先將導電玻璃切割成2 X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉簽擦凈表面，然后將其放入玻璃容器中，加入丙酮，超聲震蕩洗滌40min，之后再加入酒精，超聲震蕩洗滌50min，重復三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液將導電玻璃浸泡30min，之后用蒸餾水超聲震蕩洗滌30min，重復3次;最后用蒸餾水和無水乙醇沖洗，烘干； (3)Zn0種層的制備: 將等摩爾量的乙酸鋅和乙醇胺溶于乙醇中，配制成濃度為0.lmol/L的溶液，超聲震蕩45min，攪拌90min，充分混合；用移液槍移取混合溶液旋涂在導電玻璃上，旋轉速度為3000r/min，旋涂時間為25-30s，重復旋涂3次，使之分布均勻;然后將導電玻璃在70°C下進行干燥，干燥后放入馬弗爐中，500 0C煅燒60-90min，升溫速率為5 °C /min; (4)氧化石墨烯薄膜的制備: 在處理好的導電玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化銨和氯化鈉的混合溶液，對玻璃進行改性;在得到的石墨烯前驅液中加入氨水，調節其PH值為10，超聲震蕩90min;將導電玻璃放置在石墨烯前驅液中，用提拉法制備氧化石墨烯薄膜； (5)還原: 在水熱釜的內膽中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的導電玻璃，密封，置于烘箱中，80°C 還原 15h; (6)復合材料的制備: 在濃度為lOmmol/L的乙酸鋅溶液中加入硝酸鋁，使溶液中的Al3+: Zn2+的摩爾比為5-8:100，之后添加與乙酸鋅等摩爾量的六亞甲基四胺，攪拌充分混合，用氨水調節溶液的pH為10;將導電玻璃和溶液一同放入水熱釜中，90°C保溫1h;反應完成后自然冷卻至室溫，用蒸餾水和無水乙醇反復洗滌，真空干燥，得到柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料。2.根據權利要求1所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，其特征在于，所述襯底可以為硅片。3.根據權利要求1所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，其特征在于，所述襯底可以為載玻片。4.根據權利要求1所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，其特征在于，所述提拉法制備氧化石墨烯薄膜過程中，一共提拉兩次，每次提拉15min。5.根據權利要求4所述的一種柔性鋁摻雜氧化鋅/石墨烯復合材料的制備工藝，其特征在于，所述水熱釜的內膽為聚四氟乙烯的材質。
【文檔編號】H01B1/08GK105976941SQ201610414434
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】潘中海, 司榮美, 劉彩風
【申請人】天津寶興威科技有限公司