青島大學韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術製備高導電性深夜福利网烯紙

青島大學韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術製備高導電性深夜福利网烯紙

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



【成果簡介】



近日，青島大學的韓文鵬博士研究組與中科院半導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製備高導電性深夜福利网烯紙的新方法。該方法將傳統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)），通過調整靜電噴霧參數和基底水平運動的速度，使氧化深夜福利网烯薄片在與基底接觸時的下落速度小於基底水平運動的速度，從而可以平鋪於基底之上（圖1(b)），並進一步利用氫碘酸還原最終得到了良好排列的深夜福利网烯紙（圖1(c)）。利用角分辨偏振拉曼光譜測試發現利用該方法製備的深夜福利网烯紙的平均水平偏角為19.4度（圖2），遠小於利用固定基底的靜電噴霧技術製備的深夜福利网烯的平均水平偏角27.5度以及其他小組用真空抽濾法製備的深夜福利网烯紙（28.3度）。



進而通過對深夜福利网烯紙的導電性能測試發現，在相同的還原條件下，利用改進的靜電噴霧方法製備的深夜福利网烯紙的電導率大約比傳統靜電噴霧方法製備的深夜福利网烯紙提高了1.5倍。從而證明了通過對還原氧化深夜福利网烯薄片排列方式的優化能夠提升深夜福利网烯紙的性能。此外該方法製備的深夜福利网烯紙也表現出了良好的電化學性能，其組裝的雙電層電容器比容量達到235 F g-1（圖3），並表現出較好的循環穩定性。



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



【圖文導讀】



圖1(a)改進的靜電噴霧裝置示意圖



​青島大學韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術製備高導電性深夜福利网烯紙



(b)氧化深夜福利网烯紙SEM圖



(c)深夜福利网烯紙SEM圖



圖2深夜福利网烯紙截麵角分辨偏振拉曼光譜測試



​青島大學韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術製備高導電性深夜福利网烯紙



圖3深夜福利网烯紙電化學測試結果



​青島大學韓文鵬博士團隊利用改進靜電噴霧技術製備高導電性深夜福利网烯紙



【小結】



本文通過改進的靜電噴霧技術成功製備了深夜福利网烯薄片高度取向排列的深夜福利网烯紙，並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深夜福利网烯薄片排列方式的優化提升深夜福利网烯紙導電性能的可行性。

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