一种石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种石墨烯?金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：1）在透明基底表面沉积2?10纳米的金属薄膜，由于表面能的存在，金属会在基底表面自发团聚形成纳米颗粒；2）制备石墨烯，将石墨烯转移至纳米颗粒表面，即可获得具有高透光性和导电性的复合薄膜。该发明所设计石墨烯?金属纳米颗粒复合薄膜主要利用了金属纳米颗粒对石墨烯的掺杂效果来提升其导电性，同时金属纳米颗粒也可以作为导电桥梁连接石墨烯的晶界和破损区域，进一步提升其导电性。另外，由于金属纳米颗粒的尺寸较小，所以复合型导电薄膜的透光性不会受到较大影响。
【专利说明】
一种石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法
技术领域
[0001]本发明提供了一种石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法。本发明属新材料技术领域。
【背景技术】
[0002]石墨烯由于其优异的电学、光学、力学等性能已经引起了科学及工业界的广泛关注。由于石墨烯的高透光性(97.7%)、良好的导电性以及柔性等特点，其在电磁屏蔽、触摸屏、发光显示等领域具有重要的应用前景。然而，石墨烯的导电性能相比于传统的ITO以及金属材料还有一定的差距。所以迫切需要一种方法来提高石墨烯的导电性，但是同时又不能大幅降低其透光性能。目前的常规手段包括对石墨烯进行化学掺杂，将其与金属纳米线(或纳米网格)复合，使用多层石墨烯等。然而，以上的方法却分别存在着稳定性不佳、制备工艺复杂、导电性能提高不理想等问题。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明所解决的技术问题是在制备石墨烯-金属纳米颗粒复合材料的过程中，采用热蒸镀等手段沉积金属纳米薄膜并通过自发团聚或加热团聚获得金属纳米颗粒，再与石墨烯进行复合获得透光、导电性能优异的复合型薄膜。
[0004]技术方案:本发明的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
1)在透明基底表面沉积2-10纳米的金属薄膜，由于表面能的存在，金属会在基底表面自发团聚形成纳米颗粒；
2)制备石墨烯，将石墨烯转移至纳米颗粒表面，即可获得具有高透光性和导电性的复合薄膜；
优选地，
所述的步骤I)和步骤2)之间还有一个300-500°C加热处理的过程。如果透明基底能够承受高温热处理，则通过300-500T加热处理提高纳米颗粒的团聚效果；
所述的步骤I)中，金属薄膜的材料为金、银、铜或铝；
所述的步骤I)中，透明基底为具有透光性的薄膜，优选玻璃，PET，PMMA。
[0005]所述的步骤I)中，金属薄膜的沉积方法为热蒸镀、磁控溅射或电子束蒸镀。
[0006]所述的步骤2)中的石墨烯通过机械剥离法、化学气相沉积法、液相剥离法或插层法制得。
[0007]有益效果:该发明所设计石墨烯-金属纳米颗粒复合薄膜主要利用了金属纳米颗粒对石墨烯的掺杂效果来提升其导电性，同时金属纳米颗粒也可以作为导电桥梁连接石墨烯的晶界和破损区域，进一步提升其导电性。另外，由于金属纳米颗粒的尺寸较小，所以复合型导电薄膜的透光性不会受到较大影响。最后，该复合型透光导电薄膜同时也具备柔性这一特点，且制备工艺非常简单，非常适合应用于电磁屏蔽、触摸屏、发光显示等领域。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的实施例1所获得的石墨烯-金属复合透光导电型薄膜的电子显微镜图片，金纳米颗粒的尺寸约为20纳米。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
本实施例的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
I)在玻璃的表面通过热蒸镀的方法沉积2纳米的金薄膜。
[0010]2)将含有金薄膜的玻璃在500°C的条件下真空加热30分钟，金原子会在玻璃表面团聚形成金纳米颗粒。
[0011 ] 3)通过化学气相沉积法在铜箔表面生长获得单层石墨烯薄膜。
[0012]4)利用FeCl3刻蚀铜箔，并通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)辅助转移的方法将石墨烯转移至表面有金纳米颗粒的玻璃表面。
[0013]5)常温下干燥即可获得复合型透光导电薄膜。
[0014]实施例2
本实施例的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
I)在柔性透明基底聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的表面通过电子束蒸镀的方法沉积5纳米的金薄膜。
[0015]2)金原子会在PET表面自发团聚形成纳米颗粒。
[0016]3)通过化学气相沉积法在铜箔表面生长获得单层石墨烯薄膜。
[0017]4)利用FeCl3刻蚀铜箔，并通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)辅助转移的方法将石墨烯转移至表面有金纳米颗粒的PET表面。
[0018]5)常温下干燥即可获得复合型透光导电薄膜。
[0019]实施例3
本实施例的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，包括如下步骤:
I)在透明基底聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的表面通过磁控溅射的方法沉积10纳米的金薄膜。
[°02°] 2)金原子会在PMMA表面自发团聚形成纳米颗粒。
[0021 ] 3)通过化学气相沉积法在铜箔表面生长获得单层石墨烯薄膜。
[0022]4)利用FeCl3刻蚀铜箔，并通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)辅助转移的方法将石墨烯转移至表面有金纳米颗粒的PMMA表面。
[0023]5)常温下干燥即可获得复合型透光导电薄膜。
【主权项】
1.一种石墨稀-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)在透明基底表面沉积2-10纳米的金属薄膜，由于表面能的存在，金属会在基底表面自发团聚形成纳米颗粒； 2)制备石墨烯，将石墨烯转移至纳米颗粒表面，即可获得具有高透光性和导电性的复合薄膜。2.根据权利要求1所述的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤I)和步骤2)之间还有一个300-500°C加热处理的过程。3.根据权利要求1所述的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤I)中，金属薄膜的材料为金、银、铜或铝。4.根据权利要求1所述的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤I)中，所述的透明基底为具有透光性的薄膜。5.根据权利要求4所述的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的透明基底为玻璃，PET或PMMA。6.根据权利要求1所述的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤I)中，金属薄膜的沉积方法为热蒸镀、磁控溅射或电子束蒸镀。7.根据权利要求1所述的石墨烯-金属纳米颗粒复合型透光导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中的石墨烯通过机械剥离法、化学气相沉积法、液相剥离法或插层法制得。
【文档编号】H01B13/00GK105869773SQ201610215165
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】梁铮, 李向东, 白杨, 丁荣, 倪振华, 梁贺君, 郭喜涛, 于远方, 严春伟, 罗云, 吕颖, 吴玉广, 赵宏亮
【申请人】泰州巨纳新能源有限公司, 中国兵器工业新技术推广研究所, 内蒙古石墨烯材料研究院