掺石墨烯透明导电薄膜制备及表征

摘要

石墨烯作为一种二维结构的新型材料，被广泛应用在锂电池电极、导电油墨、透明导电材料、散热、涂料、传感器等领域，其中大多数应用领域都是基于石墨烯复合材料。近年来，石墨烯基纳米复合材料点燃了学者们的研究热情，关于石墨烯复合材料的报道层出不穷，石墨烯基复合材料已然成为复合材料领域的新星。经过还原的氧化石墨烯，不但具有石墨烯的二维平面结构和特性，还保留了氧化石墨烯的部分结构，如部分亲水基团，因此还原氧化石墨烯作为溶胶-凝胶法制备石墨烯基复合材料的首选碳源。本论文通过便捷、绿色的溶胶-凝胶法分别制备了石墨烯改性的掺铝氧化锌（AZO）透明导电复合薄膜，金纳米颗粒(AuNPs)-氧化还原石墨烯(rGO)-氧化钛(TiO2)的三元复合材料薄膜用于 SERS基底，为探索低成本、环保的方法制备石墨烯基复合薄膜材料提供了思路。
　　第一章介绍了石墨烯的性质，制备方法和表征方法以及石墨烯基复合材料的制备方法，并讨论了各个方法的优缺点，重点介绍了溶胶-凝胶法。
　　第二章对 CVD石墨烯和还原氧化石墨烯进行了透射电镜，扫描探针显微镜，拉曼及热失重等表征实验研究。
　　第三章采用溶胶-凝胶法制备 rGO-AZO透明导电复合薄膜，通过溶胶-凝胶法掺入不同浓度的铝（1~6%）和不同含量的 rGO（0~20 mg），制备出多层结构的导电薄膜。分别对干燥后的凝胶和薄膜进行表征，研究不同掺铝浓度、不同石墨烯含量和真空处理对 rGO-AZO透明导电复合薄膜的光电性能的影响。当Al掺杂浓度为2%且 rGO含量为10mg，rGO-AZO透明导电薄膜的方阻为最优，约为15.2 kΩ/□，此时霍尔迁移率和载流子浓度分别达到17.7 cm2/Vs和10.6?1019 cm-3。
　　第四章通过溶胶-凝胶法，掺入金纳米颗粒和少量的 rGO微片至 TiO2溶液中，并利用悬涂法沉积到 SiO2玻璃或硅片上，经过420℃的高温处理后，制备出多层结构的 rGO-AuNPs-TiO2薄膜。以 rGO-AuNPs-TiO2复合薄膜为 SERS的基底，探索检测不同浓度的吡啶水溶液，发现拉曼信号强度随着吡啶浓度的增加而增加。

目录

声明

引言

1绪论

1.1石墨烯简介

1.2石墨烯材料的性质

1.3石墨烯制备方法

1.4石墨烯材料表征

1.5石墨烯复合材料

1.6石墨烯/无机纳米材料制备技术

1.7本课题的研究意义及内容

2石墨烯表征

2.1引言

2.2实验材料及仪器

2.3实验结果

2.4本章小结

3 Sol-gel法制备rGO-AZO透明导电薄膜及表征

3.1引言

3.2 rGO-AZO复合薄膜的导电机理

3.3实验材料及方法

3.4结果与讨论

3.5本章小结

4 Sol-gel法制备rGO-AuNPs-TiO2复合薄膜及表征

4.1引言

4.2 SERS机理

4.3实验材料及方法

4.4结果和讨论

4.5本章小结

5总结

参考文献

在学研究成果

致谢