[发明专利]一种纤维素纳米晶须/石墨烯柔性透明导电膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性透明导电膜的制备方法，更具体的，涉及一种纤维素纳米晶须/石墨烯柔性透明导电膜的制备方法。

背景技术

由于透明导电膜具有优异的光电性能，因为被广泛的应用于各种光电器件中，目前主要的应用领域有：用作触摸屏、太阳能电池、场致发电器件、平面液晶显示以及电致变色显示器件中的电极材料等，柔性衬底透明导电膜的开发是透明导电膜的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、塑料液晶显示器、太阳能电池以及作为保温材料用于塑料大棚、玻璃粘贴膜等。

纤维素纳米晶须具有较好的透光性和柔韧性，使其作为柔性透明材料的基底材料，利用高长径比和高结晶度的纳米纤维素制成膜材料，具有比传统膜材料更好的透光性和力学强度，比玻璃和高分子膜更加的轻质、柔性、可折叠、比强度和热稳定性。近年来，纤维素基导电复合材料已逐渐引起国内外学者的广泛关注，以纳米纤维素纤丝为碳源，与导电物质复合，经碳化后的复合材料可以作为电极材料，纤维素纳米晶须直径增加了与复合材料接触面积，生物炭纤维也可以作为高度导电的集电器，其高比面积和丰富的孔隙为电解液扩散提供了连续通道，并起到骨架之称的作用，增强电极循环特性，增加导电物质与电解液的界面面积，缩短了离子在氧化物内部的固态传输距离，从而达到提高综合电容性能的目的。

油茶果壳中主要化学成分为粗纤维，含量达到73.4%。而纤维素纳米晶须是一种拥有纳米尺度的天然材料，广泛存在于木质纤维中，其直径长度从100nm到几微米不等，具有优异的刚性强度和杨氏模量。同时纤维素纳米晶须还具有高比表面积，作为纳米复合材料增强相。

常见的透明导电材膜由氧化铟、氧化锡、氧化锌等参杂的金属氧化物构成，目前应用最广的是掺锡的氧化铟。但是目前传统材料资源有限，石墨烯作为一种新型材料，有一层碳原子组成，各碳原子之间的连接非常柔韧，同时石墨烯具有优异的光学性能，也具有稳定的电化学性能和热力学性能，这些性能使石墨烯具备作为透明导电材料的用途，应用在导电膜领域。

利用油卡果壳制备得到的纳米纤维素制成膜材料，然后以此为基底，制备纳米纤维素和石墨烯的导电膜材料，目前还没有利用油茶果壳制备纳米纤维素复合材料的研究。本发明通过研究对茶籽副产品油茶果壳的资源化利用，制备高附加值可再生纳米新材料，对切实提高我国油茶种植人员经济收入和高值化利用油茶果壳，然后将该材料与新型材料石墨烯相结合制备出性能优异的导电膜材料，实现可持续绿色发展经济。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从油茶果壳中分离制备纤维素纳米晶须作为基底制备石墨烯柔性透明导电膜的方法，为高质化利用油茶果壳资源和制备高性能的透明导电膜材料提供了一条新的技术途径。

本发明的另一目的在于提供一种有上述制备方法得到的纤维素纳米晶须/石墨烯柔性透明导电膜。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种纤维素纳米晶须/石墨烯柔性透明导电膜的制备方法，具体步骤为：

S1.将晒干的油茶果壳截成小段，加入到的NaOH和Na2SO3混合溶液中，加热至85~90℃反应90min，得到综纤维素；

S2.将步骤S1所得的综纤维素加入到KOH溶液中，加热至70~80℃反应90min，得到纤维素；

S3.将步骤S2所得纤维素分散至蒸馏水中，滴加适量H2O2溶液进行漂白，得到漂白后的纤维素；

S4.将步骤S3得到的纤维素分散至蒸馏水中，加入一定量的草酸，加热至90~100℃反应100min；

S5. 将步骤S4酸解之后的物料转移至离心机中，然后加入蒸馏水进行离心，收集淡蓝色的悬浮上清液，然后进行超声分散处理，得油茶果壳纤维素纳米晶须悬浮液，然后真空抽滤悬浮液，得基底膜；

S6.往步骤S5得到的基底膜上加入混有活性剂的石墨烯溶液，通过层层抽滤成膜的方法，使石墨烯均匀铺展，得复合膜；

S7.再重复步骤S6 n次，得n+1层复合膜；

S8.取出步骤S7所得复合膜，在85℃下进行热压干燥，最终形成纤维素纳米晶须/石墨烯柔性透明导电膜。

所述步骤S1混合溶液中NaOH和Na2SO3的质量分数为4~5wt%，混合溶液中NaOH与Na2SO3的质量比为10~8:1。

所述步骤S2中KOH溶液的质量分数为15~20wt%，综纤维素与KOH的质量比为15~20:1。

所述步骤S3中H2O2溶液质量浓度为30wt%，纤维素与H2O2的质量比是5:1~2，在漂白时间为90min，漂白温度为65℃。