一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明是一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，具体步骤为：(1)石墨烯前驱液的制备；(2)衬底清洗：衬底可以为导电玻璃、硅片和载玻片；(3)ZnO种层的制备；(4)氧化石墨烯薄膜的制备：采用提拉法制备氧化石墨烯薄膜，一共提拉两次，每次提拉15min；(5)还原；(6)复合材料的制备。本发明利用提拉法在玻璃衬底上制备了一层氧化石墨烯薄膜，釆用化学还原法对其还原，并利用水热法制备了柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料，此工艺简单可行，代替了昂贵的铟锡氧化物薄膜，合成的复合材料具备较好的形貌和柔性，且具有很高的透过率。
【专利说明】
一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺
技术领域
[0001]本发明涉及石墨烯金属复合材料生产领域，尤其涉及一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺。
【背景技术】
[0002]透明导电材料是一种具备优异电学和光学性能的材料，在太阳能电池、液晶显示器、触摸屏及其它光电器件领域被大量使用，在这些领域中主要以透明导电薄膜的形式存在。目前普遍使用的透明导电薄膜是铟锡氧化物薄膜，但铟资源稀少，制膜设备昂贵，薄膜无法弯曲折叠，因此柔性电子材料成为主要的发展方向。
【发明内容】
[0003]本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺。
[0004]本发明为实现上述目的，采用以下技术方案:
[0005]—种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，具体步骤为:
[0006](I)石墨烯前驱液的制备:
[0007]将氧化石墨溶于超纯水中，配制成0.5-1.5mg/ml的前驱液，搅拌40min，超声震荡90min，重复三次，形成均勾的悬浮液，然后离心10111；[11，转速为90001'/111；[11，重复此过程至无沉淀产生，除去未剥离的氧化石墨，再高频超声震荡90min，得到石墨稀前驱液；
[0008](2)衬底清洗:
[0009]以导电玻璃为衬底，先将导电玻璃切割成2X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉签擦净表面，然后将其放入玻璃容器中，加入丙酮，超声震荡洗涤40min，之后再加入酒精，超声震荡洗涤50min，重复三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液将导电玻璃浸泡30min，之后用蒸馏水超声震荡洗涤30min，重复3次;最后用蒸馏水和无水乙醇冲洗，烘干；
[0010](3)Zn0种层的制备:
[0011]将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺溶于乙醇中，配制成浓度为0.lmol/L的溶液，超声震荡45min，搅拌90min，充分混合;用移液枪移取混合溶液旋涂在导电玻璃上，旋转速度为3000r/min，旋涂时间为25-30s，重复旋涂3次，使之分布均匀;然后将导电玻璃在70°C下进行干燥，干燥后放入马弗炉中，500 0C煅烧60-90min，升温速率为5 °C /min;
[0012](4)氧化石墨烯薄膜的制备:
[0013]在处理好的导电玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的混合溶液，对玻璃进行改性;在得到的石墨烯前驱液中加入氨水，调节其PH值为10，超声震荡90min;将导电玻璃放置在石墨烯前驱液中，用提拉法制备氧化石墨烯薄膜；
[0014](5)还原:
[0015]在水热釜的内胆中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的导电玻璃，密封，置于烘箱中，80°C还原15h;
[0016](6)复合材料的制备:
[0017]在浓度为lOmmol/L的乙酸锌溶液中加入硝酸铝，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩尔比为5-8:100，之后添加与乙酸锌等摩尔量的六亚甲基四胺，搅拌充分混合，用氨水调节溶液的pH为10;将导电玻璃和溶液一同放入水热釜中，900C保温1h;反应完成后自然冷却至室温，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤，真空干燥，得到柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料。
[0018]所述衬底可以为硅片。
[0019]所述衬底可以为载玻片。
[0020]所述提拉法制备氧化石墨烯薄膜过程中，一共提拉两次，每次提拉15min。
[0021]所述水热釜的内胆为聚四氟乙烯的材质。
[0022]本发明的有益效果是:本发明利用提拉法在玻璃衬底上制备了一层氧化石墨烯薄膜，釆用化学还原法对其还原，并利用水热法制备了柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料，此工艺简单可行，代替了昂贵的铟锡氧化物薄膜，合成的复合材料具备较好的形貌和柔性，且具有很高的透过率。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明作进一步说明:
[0024]实施例1:
[0025]—种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，具体步骤为:
[0026](I)石墨烯前驱液的制备:
[0027]将氧化石墨溶于超纯水中，配制成0.5mg/ml的前驱液，搅拌40min，超声震荡90min，重复三次，形成均勾的悬浮液，然后离心10111；[11，转速为90001'/111；[11，重复此过程至无沉淀产生，除去未剥离的氧化石墨，再高频超声震荡90min，得到石墨稀前驱液；
[0028](2)衬底清洗:
[0029]以导电玻璃为衬底，先将导电玻璃切割成2X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉签擦净表面，然后将其放入玻璃容器中，加入丙酮，超声震荡洗涤40min，之后再加入酒精，超声震荡洗涤50min，重复三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液将导电玻璃浸泡30min，之后用蒸馏水超声震荡洗涤30min，重复3次;最后用蒸馏水和无水乙醇冲洗，烘干；
[0030](3)Zn0种层的制备:
[0031]将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺溶于乙醇中，配制成浓度为0.lmol/L的溶液，超声震荡45min，搅拌90min，充分混合;用移液枪移取混合溶液旋涂在导电玻璃上，旋转速度为3000r/min，旋涂时间为25s，重复旋涂3次，使之分布均匀;然后将导电玻璃在70 V下进行干燥，干燥后放入马弗炉中，500 0C煅烧60min，升温速率为5 °C /min;
[0032](4)氧化石墨烯薄膜的制备:
[0033]在处理好的导电玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的混合溶液，对玻璃进行改性;在得到的石墨烯前驱液中加入氨水，调节其PH值为10，超声震荡90min;将导电玻璃放置在石墨烯前驱液中，用提拉法制备氧化石墨烯薄膜；
[0034](5)还原:
[0035]在水热釜的内胆中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的导电玻璃，密封，置于烘箱中，80°C还原15h;
[0036](6)复合材料的制备:
[0037]在浓度为lOmmol/L的乙酸锌溶液中加入硝酸铝，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩尔比为5:100，之后添加与乙酸锌等摩尔量的六亚甲基四胺，搅拌充分混合，用氨水调节溶液的pH为10;将导电玻璃和溶液一同放入水热釜中，90°C保温1h;反应完成后自然冷却至室温，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤，真空干燥，得到柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料。
[0038]所述提拉法制备氧化石墨烯薄膜过程中，一共提拉两次，每次提拉15min。
[0039]所述水热釜的内胆为聚四氟乙烯的材质。
[0040]实施例2:
[0041]—种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，具体步骤为:
[0042](I)石墨烯前驱液的制备:
[0043]将氧化石墨溶于超纯水中，配制成1.5mg/ml的前驱液，搅拌40min，超声震荡90min，重复三次，形成均勾的悬浮液，然后离心10111；[11，转速为90001'/111；[11，重复此过程至无沉淀产生，除去未剥离的氧化石墨，再高频超声震荡90min，得到石墨稀前驱液；
[0044](2)衬底清洗:
[0045]以硅片为衬底，先将硅片切割成2X2cm的正方形，用蘸有酒精的棉签擦净表面，然后将其放入玻璃容器中，加入丙酮，超声震荡洗涤40min，之后再加入酒精，超声震荡洗涤50min，重复三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液将硅片浸泡30min，之后用蒸馏水超声震荡洗涤30min，重复3次;最后用蒸馏水和无水乙醇冲洗，烘干；
[0046](3)Zn0种层的制备:
[0047]将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺溶于乙醇中，配制成浓度为0.lmol/L的溶液，超声震荡45min，搅拌90min，充分混合；用移液枪移取混合溶液旋涂在硅片上，旋转速度为3000r/min，旋涂时间为30s，重复旋涂3次，使之分布均匀；然后将硅片在70 V下进行干燥，干燥后放入马弗炉中，500 0C煅烧90min，升温速率为5 °C /min;
[0048](4)氧化石墨烯薄膜的制备:
[0049]在处理好的硅片上涂布聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的混合溶液，对硅片进行改性;在得到的石墨烯前驱液中加入氨水，调节其pH值为10，超声震荡90min;将硅片放置在石墨烯前驱液中，用提拉法制备氧化石墨烯薄膜；
[0050](5)还原:
[0051]在水热釜的内胆中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的硅片，密封，置于烘箱中，80°C 还原 15h;
[0052](6)复合材料的制备:
[0053]在浓度为10mmol/L的乙酸锌溶液中加入硝酸铝，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩尔比为8:100，之后添加与乙酸锌等摩尔量的六亚甲基四胺，搅拌充分混合，用氨水调节溶液的pH为10;将硅片和溶液一同放入水热釜中，90°C保温10h;反应完成后自然冷却至室温，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤，真空干燥，得到柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料。
[0054]所述提拉法制备氧化石墨烯薄膜过程中，一共提拉两次，每次提拉15min。
[0055]所述水热釜的内胆为聚四氟乙烯的材质。
[0056]实施例3:
[0057]一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，具体步骤为:
[0058](I)石墨烯前驱液的制备:
[0059]将氧化石墨溶于超纯水中，配制成lmg/ml的前驱液，搅拌40min，超声震荡90min，重复三次，形成均勾的悬浮液，然后离心1min，转速为9000r/min，重复此过程至无沉淀产生，除去未剥尚的氧化石墨，再尚频超声震荡90min，得到石墨稀BU驱液；
[0060](2)衬底清洗:
[0061 ]以载玻片为衬底，先将载玻片切割成2 X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉签擦净表面，然后将其放入玻璃容器中，加入丙酮，超声震荡洗涤40min，之后再加入酒精，超声震荡洗涤50min，重复三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液将载玻片浸泡30min，之后用蒸馏水超声震荡洗涤30min，重复3次;最后用蒸馏水和无水乙醇冲洗，烘干；
[0062](3)Zn0种层的制备:
[0063]将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺溶于乙醇中，配制成浓度为0.lmol/L的溶液，超声震荡45min，搅拌90min，充分混合；用移液枪移取混合溶液旋涂在载玻片上，旋转速度为3000r/min，旋涂时间为28s，重复旋涂3次，使之分布均匀；然后将载玻片在70 °C下进行干燥，干燥后放入马弗炉中，500 0C煅烧80min，升温速率为5 °C /min;
[0064](4)氧化石墨烯薄膜的制备:
[0065]在处理好的载玻片上涂布聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的混合溶液，对载玻片进行改性;在得到的石墨稀前驱液中加入氨水，调节其pH值为10，超声震荡90min ；将载玻片放置在石墨烯前驱液中，用提拉法制备氧化石墨烯薄膜；
[0066](5)还原:
[0067]在水热釜的内胆中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的载玻片，密封，置于烘箱中，80°C还原15h;
[0068](6)复合材料的制备:
[0069]在浓度为10mmol/L的乙酸锌溶液中加入硝酸铝，使溶液中的Al3+:Zn2+的摩尔比为6:100，之后添加与乙酸锌等摩尔量的六亚甲基四胺，搅拌充分混合，用氨水调节溶液的pH为10;将载玻片和溶液一同放入水热釜中，90°C保温1h;反应完成后自然冷却至室温，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤，真空干燥，得到柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料。
[0070]所述提拉法制备氧化石墨烯薄膜过程中，一共提拉两次，每次提拉15min。
[0071]所述水热釜的内胆为聚四氟乙烯的材质。
[0072]上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，其特征在于，具体步骤为: (1)石墨稀BU驱液的制备: 将氧化石墨溶于超纯水中，配制成0.5-1.5mg/ml的前驱液，搅拌40min，超声震荡90min，重复三次，形成均勾的悬浮液，然后离心10111；[11，转速为90001'/111；[11，重复此过程至无沉淀产生，除去未剥离的氧化石墨，再高频超声震荡90min，得到石墨稀前驱液； (2)衬底清洗: 以导电玻璃为衬底，先将导电玻璃切割成2 X 2cm的正方形，用蘸有酒精的棉签擦净表面，然后将其放入玻璃容器中，加入丙酮，超声震荡洗涤40min，之后再加入酒精，超声震荡洗涤50min，重复三次;然后再用H2OdPH2SO4混合溶液将导电玻璃浸泡30min，之后用蒸馏水超声震荡洗涤30min，重复3次;最后用蒸馏水和无水乙醇冲洗，烘干； (3)Zn0种层的制备: 将等摩尔量的乙酸锌和乙醇胺溶于乙醇中，配制成浓度为0.lmol/L的溶液，超声震荡45min，搅拌90min，充分混合；用移液枪移取混合溶液旋涂在导电玻璃上，旋转速度为3000r/min，旋涂时间为25-30s，重复旋涂3次，使之分布均匀;然后将导电玻璃在70°C下进行干燥，干燥后放入马弗炉中，500 0C煅烧60-90min，升温速率为5 °C /min; (4)氧化石墨烯薄膜的制备: 在处理好的导电玻璃上涂布聚二烯丙基二甲基氯化铵和氯化钠的混合溶液，对玻璃进行改性;在得到的石墨烯前驱液中加入氨水，调节其PH值为10，超声震荡90min;将导电玻璃放置在石墨烯前驱液中，用提拉法制备氧化石墨烯薄膜； (5)还原: 在水热釜的内胆中加入水合肼，放入涂有石墨烯薄膜的导电玻璃，密封，置于烘箱中，80°C 还原 15h; (6)复合材料的制备: 在浓度为lOmmol/L的乙酸锌溶液中加入硝酸铝，使溶液中的Al3+: Zn2+的摩尔比为5-8:100，之后添加与乙酸锌等摩尔量的六亚甲基四胺，搅拌充分混合，用氨水调节溶液的pH为10;将导电玻璃和溶液一同放入水热釜中，90°C保温1h;反应完成后自然冷却至室温，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤，真空干燥，得到柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，其特征在于，所述衬底可以为硅片。3.根据权利要求1所述的一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，其特征在于，所述衬底可以为载玻片。4.根据权利要求1所述的一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，其特征在于，所述提拉法制备氧化石墨烯薄膜过程中，一共提拉两次，每次提拉15min。5.根据权利要求4所述的一种柔性铝掺杂氧化锌/石墨烯复合材料的制备工艺，其特征在于，所述水热釜的内胆为聚四氟乙烯的材质。
【文档编号】H01B1/08GK105976941SQ201610414434
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】潘中海, 司荣美, 刘彩风
【申请人】天津宝兴威科技有限公司