石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備研究.pdf

1、石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備研究石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備研究ResearchonPreparationofGrapheneTransparentConductiveFilms學(xué)科專業(yè)：材料學(xué)研究生：紀(jì)偉指導(dǎo)教師：封偉教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一二年十二月摘要二維蜂巢狀晶格結(jié)構(gòu)的石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機械等性能，有望取代傳統(tǒng)電極ITO，成為新一代的透明電極。氧化還原法可以實現(xiàn)石墨烯的大批量制備，但是在此過程中會引入大量含氧

2、官能團(tuán)。傳統(tǒng)的化學(xué)還原或熱還原很難實現(xiàn)對氧化石墨烯（GO）碳結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。因此本論文設(shè)計用氫碘酸（HI）結(jié)合1100℃高溫?zé)崽幚淼姆椒ㄟ€原氧化石墨烯薄膜，最大限度的消除表面的含氧官能團(tuán)，獲得高導(dǎo)電石墨烯薄膜。本文首先通過溫和加熱和超聲的方法制備表面缺陷較少，尺寸較大的氧化石墨烯片層。原子力顯微鏡（AFM）測試表明，所制得石墨烯的片層范圍在幾微米之間，厚度約為0.8nm；通過紅外、X射線衍射（XRD）、X射線能譜（XPS）和拉曼曲線，證實了

3、氧化石墨烯表面確實引入了大量的含氧官能團(tuán)，一定程度上破壞了其規(guī)整結(jié)構(gòu)；掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）照片顯示石墨烯表面呈現(xiàn)出絲綢狀的褶皺結(jié)構(gòu)，并保有一定程度的規(guī)整性。采用真空抽濾法制備了一系列不同透過率的氧化石墨烯薄膜，將其轉(zhuǎn)移壓印到石英玻璃表面，分別通過1100℃高溫（RGO1100℃）熱處理和HI化學(xué)還原結(jié)合1100℃高溫（RGOHI1100℃）處理兩種方法制備還原氧化石墨烯透明薄膜。紫外吸收光譜、拉曼光譜、XRD、XPS等

4、測試結(jié)果顯示RGOHI1100℃層間距更小、I2DIDG更大、碳氧比更大，說明其表面結(jié)構(gòu)恢復(fù)的更好。薄膜電性能測試結(jié)果顯示相比于高溫處理法，RGOHI1100℃透明薄膜的導(dǎo)電率更高。RGOHI1100℃透明薄膜在72%（550nm波長處）透過率下表面電阻為~2400Ωsq，而RGO1100℃薄膜在相同透過率下表面電阻為~3600Ωsq。這是由于化學(xué)還原結(jié)合高溫處理法制備的石墨烯的還原程度較高，薄膜內(nèi)的節(jié)點電阻較低導(dǎo)致的，同時也進(jìn)一步佐證