混合还原过程制备柔性透明石墨烯膜及其电输运性能的介绍.doc

混合还原过程制备柔性透明石墨烯膜及其电输运性能的研究 题目名称：石墨烯柔性导电材料的制备与应用研究进展 院系名称：物理与电子学院 班 级：应物1102班 学 号：1404110404 学生姓名：乔艺 指导教师：吴迪 2014 年 9 月 混合还原过程制备柔性透明石墨烯膜及其电输运性能的研究 作者：Song Hun Kim, ab Yuan Yu, * a Yu Zhen Li, a Tao Xu a and Jin Fang Zhi 摘要 我们引入一个新的方法来生产柔性透明导电石墨烯薄膜。合成过程包括一个溶液加工化学还原过程和一个阳极氧化铝(AAO)膜辅助过滤热还原过程。最后这种方法产生的柔性透明石墨烯薄膜表现出面电阻小于850 Ω。同时可见光照射下有80%透射度(波长:540 - 840 nm)。这个面电阻值远低于从溶液加工法获得的石墨烯膜的值(通常,在10Ω sq-1)。 碳原子排列在一个蜂窝状网络中单层石墨烯,在最近的几年中引起了巨大的关注。石墨烯是一种0带隙的半导体填满价带挨着空的导带,从而形成特有属性12,这导致石墨烯有很多在电子设备中的应用。3、4迄今为止,许多研究正在调查其非凡的基本特性探索这一独特碳材料的不同制备方法,包括透明胶带,5外延生长,6化学气相沉积(CVD)、7 - 10和溶液处理化学法等。11-22 然而，石墨烯没有主流纳米电子学的原因是缺乏大面积和高质量单层石墨烯薄膜的有效方法。 目前,常规方法制备高质量的石墨烯薄膜是化学气相沉积法(CVD)。CVD产生的石墨烯薄膜面电阻达到了280-770 Ω和76%-90%透明度值。7-10然而,CVD方法也有一些缺点,比如低收益率,昂贵的设备,以及恶劣的反应条件。这些高质量的石墨烯薄膜通常生长在催化剂金属基板上、比如镍或铜箔等,然后为了实际应用它们必须转移到的目标基底上，方法是溶解掉催化剂金属基板。 溶液生产的石墨烯膜可以被视为一种石墨烯复合材料，它一定程度上保持了石墨烯薄片的良好性能，而且已被广泛报道。11 - 13自从石墨烯氧化物(GO)能容易地转移到任意衬底上以来,如石英玻璃或二氧化硅/硅晶片,在许多情况下,石墨烯氧化物播分散溶液直接存入GO膜中,然后通过不同的方法来减少。14 - 17 Becerril等人评估了GO膜的不同减少条件和在石英基质上开创了热减少法(TR-GO)GO膜......。TR-GO膜具有较低的面电阻，不到10Ω sq-1，透射率为80%证实了热还原法生产石墨烯薄膜是一种有效的方法。17另一方面,进行了溶液生产化学还原法和热还原法的联合生产,在石英基片上长出了透明石墨烯薄膜。 这些石墨烯薄膜的电阻板超过10在透射率为80%时。18、19GO膜的热还原法(或预还原石墨烯薄膜)需要特别耐热基板如石英和硅晶片等。然而,对于生产柔性石墨烯薄膜,这些热还原方法仍然是不合适的。Eda等人报道了真空过滤方法，使用一个商业的混合纤维素酯膜沉积均匀GO膜而且可控层数，紧随其后的是转移GO膜到一个柔性衬底上,然后还原过程是通过与肼蒸气接触和低温(150℃)退火处理的综合作用。15该方法首先实现了石墨烯膜的可控层数沉积，而且面电阻为43 k在透射率是73%时。上述的大多数基于溶液的化学法可以以低成本制造石墨烯,但生产的石墨烯薄膜质量和其电气性能相对较差。溶液法生产的石墨烯膜面电阻远高于CVD石墨烯膜,后者通常在10。14-22因此很有必要开发一个有效的方法来生产具有良好的电气性能的柔性石墨烯薄膜。 在此,我们提出一个有效的经过改进的溶液加工法步骤来准备高品质的柔性石墨烯薄膜。过程主要包括溶液加工法? 无表面活性剂化学还原法、阳极氧化铝(AAO)膜过滤辅助热还原和转移过程。在这种方法中,阳极氧化铝(氧化铝)模板被用于两个目的:一是作为一个过滤器通过真空过滤来存放分散到rGO膜中的化学还原的石墨烯氧化物(rGO);另一个是作为热还原法生产rGO膜热退火基质。独立的透明石墨烯膜通过在氢氧化钠溶液中溶解退火氧化铝模板获得。获得的独立透明石墨烯膜有时被转移到PET衬底上形成柔性透明石墨烯薄膜。与常规溶液加工法方法相比,这种方法的最突出的优点是,改进的溶液加工法可能会带来高质量独立或柔软透明的石墨烯薄膜,虽然反应步骤比常规溶液加工法方法更复杂些。TEM、AFM、XRD、XPS、拉曼等全面研究了这种产生石墨烯膜的方法。最终由这