青島大學(xué)韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術(shù)制備高導(dǎo)電性石墨烯紙

青島大學(xué)韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術(shù)制備高導(dǎo)電性石墨烯紙

由于具備良好的導(dǎo)電性以及優(yōu)異的機械性能，石墨烯紙作為一種石墨烯基的宏觀材料在柔性電子領(lǐng)域獲得了廣泛的研究和關(guān)注。由于石墨烯本身熔點高，以及分散性較差、易團聚等原因，目前大多數(shù)組裝方法（真空抽濾、旋涂、靜電噴霧等）都采用易分散的氧化石墨烯溶液為原材料首先組裝氧化石墨烯紙，進而利用化學(xué)法或者高溫還原得到石墨烯紙材料。由于石墨烯紙是由還原氧化石墨烯薄片組裝而成，它的性質(zhì)不但與氧化石墨烯薄片的還原程度有關(guān)，而且與還原氧化石墨烯薄片的排列方式息息相關(guān)。但目前對該領(lǐng)域的研究多集中在如何通過改進還原方法以提高石墨烯紙的性能上，而對通過調(diào)控還原氧化石墨烯薄片的排列提高石墨烯紙性能的研究鮮有報道。



【成果簡介】



近日，青島大學(xué)的韓文鵬博士研究組與中科院半導(dǎo)體研究所的譚平恒教授研究組合作報道了一種利用改進的靜電噴霧技術(shù)制備高導(dǎo)電性石墨烯紙的新方法。該方法將傳統(tǒng)靜電噴霧裝置中固定不動的收集基底換作可移動的收集基底（圖1(a)），通過調(diào)整靜電噴霧參數(shù)和基底水平運動的速度，使氧化石墨烯薄片在與基底接觸時的下落速度小于基底水平運動的速度，從而可以平鋪于基底之上（圖1(b)），并進一步利用氫碘酸還原最終得到了良好排列的石墨烯紙（圖1(c)）。利用角分辨偏振拉曼光譜測試發(fā)現(xiàn)利用該方法制備的石墨烯紙的平均水平偏角為19.4度（圖2），遠小于利用固定基底的靜電噴霧技術(shù)制備的石墨烯的平均水平偏角27.5度以及其他小組用真空抽濾法制備的石墨烯紙（28.3度）。



進而通過對石墨烯紙的導(dǎo)電性能測試發(fā)現(xiàn)，在相同的還原條件下，利用改進的靜電噴霧方法制備的石墨烯紙的電導(dǎo)率大約比傳統(tǒng)靜電噴霧方法制備的石墨烯紙?zhí)岣吡?.5倍。從而證明了通過對還原氧化石墨烯薄片排列方式的優(yōu)化能夠提升石墨烯紙的性能。此外該方法制備的石墨烯紙也表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能，其組裝的雙電層電容器比容量達到235 F g-1（圖3），并表現(xiàn)出較好的循環(huán)穩(wěn)定性。



相關(guān)成果以題為“Highly Conductive Graphene Paper with Vertically Aligned Reduced Graphene Oxide Sheets Fabricated by Improved Electrospray Deposition Technique”發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會期刊ACS Applied Materials&Interfaces上，并入選30天高下載量論文。青島大學(xué)碩士研究生燕軍祥為第一作者，青島大學(xué)韓文鵬博士和中科院半導(dǎo)體研究所劉雪璐博士為共同通訊作者。



【圖文導(dǎo)讀】



圖1(a)改進的靜電噴霧裝置示意圖



?青島大學(xué)韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術(shù)制備高導(dǎo)電性石墨烯紙



(b)氧化石墨烯紙SEM圖



(c)石墨烯紙SEM圖



圖2石墨烯紙截面角分辨偏振拉曼光譜測試



?青島大學(xué)韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術(shù)制備高導(dǎo)電性石墨烯紙



圖3石墨烯紙電化學(xué)測試結(jié)果



?青島大學(xué)韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術(shù)制備高導(dǎo)電性石墨烯紙



【小結(jié)】



本文通過改進的靜電噴霧技術(shù)成功制備了石墨烯薄片高度取向排列的石墨烯紙，并利用角分辨偏振拉曼光譜測試驗證了該方法的有效性。證明了通過對還原氧化石墨烯薄片排列方式的優(yōu)化提升石墨烯紙導(dǎo)電性能的可行性。

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