采用HI整體還原法將原位聚合法制備出的氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸（GO/PEDOT∶PSS）復(fù)合薄膜還原成還原氧化石墨烯/PEDOT∶PSS（RGO/PEDOT∶PSS）復(fù)合薄膜。通過X射線衍射、拉曼光譜、掃描電鏡、四探針測試儀和紫外分光光度儀等手段對所制備材料的性能進行了表征。結(jié)果表明:當(dāng)RGO摻雜量為15%（質(zhì)量分數(shù)）時,RGO/PEDOT∶PSS復(fù)合薄膜綜合性能最優(yōu),其方塊電阻為0.25kΩ/□,透光率達到85.2%（λ=550nm）,同時具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和柔性。 

【文章來源】：化工新型材料. 2017,45(11)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖２ＧＯ和ＲＧＯ的拉曼光譜圖分析

可以看出，已成功制備出單層和多層ＧＯ。對比圖３（ａ—ｂ）可以看出，石墨和ＧＯ的形態(tài)不同，石墨層數(shù)較厚，表面較為平滑，而ＧＯ的片層較薄，表面褶皺較多。由圖３（ｃ）可見，ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ和ＲＧＯ的π－π相互作用使其緊緊的包覆在石墨烯表面［１２］，可以看出薄膜表面光滑緊密，而且沒有明顯的褶皺等缺陷，所制得的薄膜厚薄較均勻。圖３石墨（ａ）、ＧＯ（ｂ）和ＲＧＯ／ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ（ｃ）的ＳＥＭ圖２．４薄膜方塊電阻測試圖４顯示了ＧＯ還原前后摻雜量不同對薄膜方塊電阻的影響。由圖可知，單組分ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ的電阻較大，ＲＧＯ的電阻較小，將二者復(fù)合后電阻呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當(dāng)石墨烯的摻雜量為１５％時，ＲＧＯ／ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ薄膜的方塊電阻值最小，低至０．２５ｋΩ／□，還原后相較于還原前薄膜方塊電阻下降約８４％。摻雜ＧＯ后薄膜的方塊電阻較大，高至幾千歐甚至十幾千歐，這是因為石墨被氧化后共軛結(jié)構(gòu)被嚴重破壞，導(dǎo)致導(dǎo)電性變差，方塊電阻變大。經(jīng)過ＨＩ處理后，ＧＯ被還原得到ＲＧＯ，導(dǎo)電性增強，方塊電阻變校但當(dāng)石墨烯摻雜量過多時，容易在反應(yīng)體系中出現(xiàn)堆積的情況，ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ在石墨烯片層間沉積不均勻，阻礙了電子間的傳輸，導(dǎo)致導(dǎo)電性下降，方塊電阻變大，所以石墨烯的最適宜摻雜量為１５％。圖４石墨烯摻雜量對薄膜方塊電阻的影響２．５薄膜透光率測試圖５顯示了石墨烯摻雜量的不同對薄膜透光率的影響。由圖可知，單組分ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ薄膜在·６４·

為７３．５％。因為ＲＧＯ顏色較黑，對光的吸收較強，所以當(dāng)石墨烯摻雜量增加時薄膜透光率降低。同時結(jié)合薄膜方塊電阻和透光率兩方面的性能綜合考慮，雖然單組分ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ制成的薄膜透光性較好，但其電阻較大，而單組分ＲＧＯ雖然導(dǎo)電性較好，但透光性較差。二者復(fù)合后可以改善彼此的缺點，得到同時具有良好導(dǎo)電性和透光性的復(fù)合薄膜，通過實驗得出當(dāng)石墨烯的摻雜量為１５％時，薄膜的綜合性能最優(yōu)，其方塊電阻為０．２５ｋΩ／□，透光率也能達到８５．２％（λ＝５５０ｎｍ）。圖５石墨烯摻雜量對薄膜透光率的影響２．６薄膜導(dǎo)電性和柔韌性能分析圖６為ＲＧＯ／ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ復(fù)合薄膜置于通電回路中ＬＥＤ燈的發(fā)光圖。從圖６（ａ）可見，當(dāng)復(fù)合薄膜平鋪置于通電回路中時，ＬＥＤ燈可以正常亮；從圖６（ｂ）可見，當(dāng)復(fù)合薄膜彎曲近１８０°時，ＬＥＤ燈依舊可以亮，且亮度不但沒有減弱反而有增強的趨勢，這可能是因為當(dāng)薄膜被彎曲時，由于受力使得分子間接觸更加緊密，電子轉(zhuǎn)移內(nèi)阻降低，從而改善了導(dǎo)電性能。經(jīng)過實驗，在復(fù)合薄膜反復(fù)彎曲百次之后，方塊電阻為０．２７８ｋΩ／□，置于通電回路中ＬＥＤ燈仍然可以亮，且亮度沒有明顯減弱，可見ＲＧＯ／ＰＥ－ＤＯＴ∶ＰＳＳ復(fù)合薄膜良好的導(dǎo)電性和柔性。圖６ＲＧＯ／ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ復(fù)合薄膜置于通電回路中ＬＥＤ燈的發(fā)光圖［（ａ）復(fù)合薄膜平鋪；（ｂ）復(fù)合薄膜彎曲近１８０°］３結(jié)論（１）ＸＲＤ、拉曼譜圖和ＳＥＭ分析表明采用改進的Ｈｕｍｍｅｒｓ法成功制備出ＧＯ，并通過原位聚合法合成了ＧＯ／ＰＥＤＯＴ∶ＰＳ


本文編號：3102597