一种石墨烯透明导电电极及其制备方法与流程

本发明涉及光电器件的透明导电电极，特别涉及一种石墨烯透明导电电极及其制备方法。

背景技术：

在有机光电器件中，ito是常用的透明电极。然而，世界铟储量很有限，不久的将来铟可能会出现短缺。除了资源的可用性问题，铟的价格也不断攀升。对于一个蓬勃发展的oled显示器件市场和已经进入商业化进程的有机光伏器件，ito的稳定供应将很难实现。此外，柔性显示时代即将到来，而已ito为透明导电电极的器件弯折特性均较差。因此，发展新型可用于柔性器件的透明导电电极具有重要意义。

石墨烯由于其独到的二维结构特征及优异的化学及物理特性，在很多领域均有很大的潜在应用。高导电率、低方阻的铜银纳米线一直是透明导电电极的重要研究方向。将二者复合，将有利于制备稳定可靠、工艺简便、价格经济的大面积柔性透明电极。然而，若采用简单的物理共混，很难抑制铜银纳米线的聚集，会明显影响电极性能，这就制约了石墨烯在透明导电电极方面的应用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯透明导电电极的制备方法，该方法能有效抑制金属纳米线聚集，获得低成本、高导电率、稳定的透明导电电极，并有利于实现大面积柔性器件应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

所述的一种石墨烯透明导电电极由石墨烯和金属纳米线组成；

所述的一种石墨烯透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属纳米线加入到氧化石墨烯的的浓缩液中，超声分散；

(2)将步骤(1)在聚合物基底表面制备薄膜，风干；

(3)用激光照射步骤(2)中的薄膜，还原即得石墨烯/金属纳米线复合薄膜

所述的一种石墨烯透明导电电极，其特征在于，石墨烯和金属纳米线的质量比例为1：(0.05～0.5)。

所述的一种石墨烯透明导电电极，在有机发光二极管中应用。

所述的一种石墨烯透明导电电极，在有机光电探测器、有机光伏电池中的应用。

所述的一种石墨烯透明导电电极，在柔性光电器件中的应用。

本发明的原理如下：

本发明中先将氧化石墨烯与金属纳米线混合分散，制备成薄膜。由于氧化石墨烯表面具有羟基、羧基和环氧基等基团，可与金属如铜、银等发生相互作用，从而使得金属纳米线可以均匀分散在氧化石墨烯薄膜中。随后，采用激光还原固态氧化石墨烯薄膜，从而获得石墨烯/金属纳米线复合薄膜，且抑制金属纳米线聚集。

与现有技术相比，本发明具有以下潜在优点和有益效果：

(1)本发明的一种石墨烯透明导电电极容易加工制备，适合于实际应用。

(2)本发明的一种石墨烯透明导电电极具有高导电率。

(3)本发明的一种石墨烯透明导电电极具有良好的稳定性。

附图说明

图1为本发明的实施例的石墨烯/银纳米线复合薄膜制备流程图。

图2为本发明的实施例的氧化石墨烯激光还原前后的红外光谱。

图3为本发明的实施例的氧化石墨烯激光还原前后的拉曼光谱。

图4为本发明的实施例的石墨烯/银纳米线复合薄膜的sem图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种石墨烯透明导电电极由石墨烯和金属纳米线组成，所述金属纳米线为银纳米线。

本实施例的一种石墨烯透明导电电极的制备方法(图1)，包括以下步骤：

步骤1：将6.15mg的银纳米线加入到61.5mg的石墨烯水溶液中(浓度为61.5mg/ml)，超声分散30min，再搅拌30min。

步骤2：将步骤1的溶液在pet基底表面制备薄膜，厚度约为300nm，自然干燥24h。

步骤3：利用激光照射步骤2中的薄膜，激光的强度约为5mw,所用激光的波长为788nm,还原即得石墨烯/金属纳米线复合薄膜。

对本实施例的溶液加工本体异质结有机小分子光伏器件的活性层进行红外光谱、拉曼光谱和sem测试，具体如下：

1、对本实施例的氧化石墨烯激光还原前后的薄膜进行红外光谱测试：由图2可明显看出，氧化石墨烯中具有代表性的带氧的官能团及相对应的峰位分别为：c＝o为1730cm^-1，羧基的c-o键为1410cm^-1，环氧基的c-o键为1227cm^-1，烷氧基的c-o键为1061cm^-1。激光扫描还原后，含氧官能团的特征峰基本消失，说明成功还原成石墨烯(lsg)。

2、对本实施例的氧化石墨烯激光还原前后的薄膜进行拉曼光谱测试：图3中的氧化石墨烯的d带(1352cm^-1)比g带(1595cm^-1)低，说明氧化石墨烯由于在强氧化剂的氧化下在其表面及边缘引入了很多的带氧的官能团。而激光得到的lsg的g带(1584cm^-1)反而比d带(1344cm^-1)低，说明在激光扫描的作用下，含氧官能团得到还原。

3、对本实施例的石墨烯/银纳米线复合薄膜进行sem测试：由图4可明显看出，银纳米线均匀分散在石墨烯薄膜中。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种石墨烯透明导电电极及其制备方法，所述透明导电电极材料由石墨烯和金属纳米线组成。本发明先将氧化石墨烯与金属纳米线混合分散，制备成薄膜。由于氧化石墨烯表面具有羟基、羧基和环氧基等基团，可与金属如铜、银等发生相互作用，从而使得金属纳米线可以均匀分散在氧化石墨烯薄膜中。随后，采用激光还原固态氧化石墨烯薄膜，从而有效抑制金属纳米线聚集，获得低成本、高导电率、稳定的石墨烯/金属纳米线复合薄膜。

技术研发人员：闵永刚;黄程;谭婉怡;张继升;张连杰;王瑞彬;刘佳
受保护的技术使用者：南京新月材料科技有限公司
技术研发日：2017.11.04
技术公布日：2019.05.14