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本發(fā)明公開(kāi)了一種直接浸泡反應(yīng)式的泡沫鎳-石墨烯三維多孔電 極制備方法，包括：將泡沫鎳依次采用冰醋酸、丙酮和乙醇進(jìn)行清洗， 然后將其通過(guò)去離子水清洗后晾干放置；制備質(zhì)量濃度為 0.5mg/mL～ 5mg/mL 的氧化石墨烯水溶液，然后將泡沫鎳直接浸泡到其中靜置反 應(yīng)，并且在此浸泡過(guò)程中反應(yīng)溫度被控制為 30℃～80℃，浸泡時(shí)間為 2 小時(shí)～6 小時(shí)，由此形成三維多孔結(jié)構(gòu)的泡沫鎳-石墨烯產(chǎn)物。通過(guò) 本發(fā)明，可以?xún)H通過(guò)簡(jiǎn)單

1、主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域 透明電極在太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管、觸摸屏等光電器件中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，目前應(yīng)用最多的用氧化銦錫（ITO）為制造的透明電極，但I(xiàn)TO存在脆性大，無(wú)法彎曲，近年來(lái)隨著光電器件對(duì)透明電極需求的增加，銦的價(jià)格也大幅提高。由于石墨烯產(chǎn)業(yè)化后的預(yù)期成本低，成為柔性透明電極的主要材料之一，但在實(shí)際中由于大面積石墨烯總會(huì)存在一定的缺陷，影響了其導(dǎo)電率，本項(xiàng)目結(jié)合石墨烯和納米金屬網(wǎng)孔的優(yōu)勢(shì)制備出石墨烯和金屬網(wǎng)孔復(fù)合膜柔性透明電極。 2、特色與先進(jìn)性技術(shù)指標(biāo) 特色：利用低成本、無(wú)污染的溶膠在透明基底形成網(wǎng)狀模板，利用模板制作金屬網(wǎng)格；通過(guò)轉(zhuǎn)移石墨烯在金屬網(wǎng)格上制作一種石墨烯/金屬網(wǎng)格復(fù)合電極。其復(fù)合電極表現(xiàn)出優(yōu)異的光電特性。通過(guò)結(jié)合單層石墨烯的高透光性和金屬網(wǎng)格的導(dǎo)電性，有效地彌補(bǔ)了化學(xué)氣相沉積法（CVD）-石墨烯多晶結(jié)構(gòu)的缺陷和金屬網(wǎng)格不利于制作依賴(lài)垂直電流傳輸器件的的缺點(diǎn)，從而提高透明復(fù)合電極的光電特性。 圖1 制備的石墨烯及拉曼圖，可以看到非常清楚的2D峰，右圖為金屬網(wǎng)孔的顯微圖。 3.技術(shù)指標(biāo) 復(fù)合電極：面電阻為 21.2 、透光率為92%（在550nm波長(zhǎng)測(cè)得），下圖表明其寬帶的透射光譜特性。 圖2 復(fù)合電極的透過(guò)率 將復(fù)合電極制作在PET基底上，使其可以表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械柔軟性。在將透明電極從正向到反向彎曲，其彎曲角度從-150o達(dá)到150o時(shí)，其電導(dǎo)率也只下降3.4%，反復(fù)彎折100次，電導(dǎo)率幾乎沒(méi)有什么變化。 4、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵性問(wèn)題 高性能的透明電極在許多光電器件是必不可少的，例如觸摸屏、光伏電池、有機(jī)發(fā)光二極管等。目前商業(yè)上，由于氧化銦錫（ITO）薄膜的高光學(xué)透過(guò)率、低面電阻和成熟的制造工藝，在作為透明電極方面已廣泛地應(yīng)用在各種光電器件中。但銦是稀有金屬，在地殼中的分布量比較小且分散，主要以微量存在于錫石和閃鋅礦中，且隨著液晶顯示器和觸摸屏等產(chǎn)品的普及，因此銦的價(jià)格在急劇上漲。此外，氧化銦錫透明電極缺乏柔韌性，不易彎曲，化學(xué)穩(wěn)定性差，不適合應(yīng)用于柔性透明電極。 傳統(tǒng)上制備金屬網(wǎng)采用光刻法及蝕刻工藝。但是，通過(guò)采用光刻法制備的金屬網(wǎng)格不僅成本較大、工藝復(fù)雜、效率低，而且在制備的工藝條件、設(shè)備要求也較高。 本實(shí)驗(yàn)采用了低成本高效率的方法制備金屬網(wǎng)格，再通過(guò)CVD法生長(zhǎng)大面積石墨烯并轉(zhuǎn)移在金屬網(wǎng)格上。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中工藝簡(jiǎn)單、成本低、效率高，并可制備大面積-高質(zhì)量的透明電極。

透明電極在太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管、觸摸屏等光電器件中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，目前應(yīng)用最多的用氧化銦錫（ITO）為制造的透明電極，但I(xiàn)TO存在脆性大，無(wú)法彎曲，近年來(lái)隨著光電器件對(duì)透明電極需求的增加，銦的價(jià)格也大幅提高。由于石墨烯產(chǎn)業(yè)化后的預(yù)期成本低，成為柔性透明電極的主要材料之一，但在實(shí)際中由于大面積石墨烯總會(huì)存在一定的缺陷，影響了其導(dǎo)電率，本項(xiàng)目結(jié)合石墨烯和納米金屬網(wǎng)孔的優(yōu)勢(shì)制備出石墨烯和金屬網(wǎng)孔復(fù)合膜柔性透明電極。

1 成果簡(jiǎn)介石墨烯是一種典型的單原子層二維材料，具有獨(dú)特的狄拉克電子結(jié)構(gòu)、超高的載流子遷移率和濃度，在高速、高質(zhì)量薄膜器件集成等方面顯示出潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而，本征石墨烯呈金屬或半金屬特性，限制了其在器件中的應(yīng)用。本成果從石墨烯的可控生長(zhǎng)及多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)組裝出發(fā)，探索調(diào)控石墨烯電子結(jié)構(gòu)的有效方法，推動(dòng)其在納米器件中的集成與應(yīng)用。 主要內(nèi)容包括：石墨烯晶片的形狀、尺寸控制， 多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)的原位生長(zhǎng)與組裝；石墨烯的結(jié)構(gòu)（拓?fù)洌┡c化學(xué)改性：采用缺陷、應(yīng)變和化學(xué)修飾等手段對(duì)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控；研究石墨烯在外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光激發(fā)等條件下，電子結(jié)構(gòu)的演變及電子、光子、激子、聲子等的相互作用； 器件組裝與表征：晶體管、傳感器、結(jié)、異質(zhì)/雜化結(jié)構(gòu)等。2 應(yīng)用說(shuō)明基于石墨烯的二維薄膜材料已成功應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和超級(jí)電容器等能源器件，顯示出優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)性能及良好的工作穩(wěn)定性。某些特色多維多尺度結(jié)構(gòu)可與其它納米材料（如碳納米管、二氧化鈦、二氧化錳）構(gòu)建復(fù)合結(jié)構(gòu)，在吸附、水處理、傳感、光催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。  圖 1 石墨烯編織結(jié)構(gòu)                              圖2 石墨烯晶片/納米顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu) 該項(xiàng)目的相關(guān)研究工作已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 5 項(xiàng)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。3 效益分析目前，石墨烯在全球范圍內(nèi)尚未形成穩(wěn)定的工業(yè)化需求， 但從需求市場(chǎng)的潛力來(lái)看，石墨烯在應(yīng)用上將逐漸擴(kuò)大。隨著技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，石墨烯獨(dú)特的力學(xué)與電學(xué)性能，將使其在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用市場(chǎng)，特別是電子、新材料、航天軍工等領(lǐng)域，發(fā)揮重要的甚至是革命性的作用，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。4 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開(kāi)發(fā)，商談。5 所屬行業(yè)領(lǐng)域能源環(huán)境。

將石墨烯進(jìn)行二維或三維組裝，制備透明可導(dǎo)電薄膜、復(fù)合導(dǎo)熱膜及吸附材 料技術(shù)。

石墨烯基多種納米復(fù)合材料的制備及用于光催化技術(shù)。

小試階段/n本成果屬于燃料電池催化劑技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種摻雜型石墨烯負(fù)載PtRu合金納米電催化劑及其制備方法。直接甲醇燃料電池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低溫啟動(dòng)速度快、燃料廉價(jià)易得、清潔無(wú)污染、比能量高和能量轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，有望成為未來(lái)便攜式電子產(chǎn)品以及電動(dòng)汽車(chē)、飛機(jī)等化石能源替代品。Pt是已知的對(duì)甲醇電氧化催化活性較好、使用較廣泛的催化劑，然而其存在成本過(guò)高易CO中毒等問(wèn)題。采用PtRu合金、以摻雜型石墨烯為載體作為直接甲醇燃料電池陽(yáng)極催化劑，能有效提高催化劑的活性和利用率。本成果克服了現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供

石墨烯增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備及性能研究

（專(zhuān)利號(hào)：ZL 201410286150.3） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，屬于炭材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法是以煤瀝青和氧化石墨為碳源，以氫氧化鉀為活化劑，將煤瀝青和氧化石墨濕法混合，干燥后再與氫氧化鉀干法混合，將得到的混合物置于管式爐內(nèi)，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加熱，制得超級(jí)電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料。本發(fā)明采用氫氧化鉀同時(shí)活化煤瀝青和氧化石墨制備超級(jí)電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料的方法，具有制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，所制備的微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料在超級(jí)電容器中具有高比容和高倍率性能等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁紡制備有序石墨烯/聚合物微納米復(fù)合纖維的方法，該方法利用磁體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)力作用，拉伸含石墨烯、聚合物混合液的磁流體射流進(jìn)行紡絲，整個(gè)過(guò)程無(wú)需高壓電作用，有效降低生產(chǎn)成本和安全隱患，且制得的纖維有序排列，所得有序石墨烯/聚合物微納米復(fù)合纖維具有很好的應(yīng)用前景。利用高分子聚合物如聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己內(nèi)酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等制備而成的微納米纖維具備高比表面積、高長(zhǎng)徑比以及多孔性等特點(diǎn)，與塊體材料的光、熱、力、電、磁等性質(zhì)有明顯的區(qū)別，因此在微納光電子器件、過(guò)濾分離、生物傳感以及組織工程等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。