[发明专利]一种基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极及其制备方法及用途

权利要求书

1.一种基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极，其特征在于包括以下组成部分：

i.金属纳米线构建导电网格；

ii.单层或寡层碳化钛纳米片提高导电面积覆盖程度；

iii.柔性透明高分子基体作为柔性高分子衬底，提供机械强度；

其中所述的单层或寡层碳化钛纳米片为碳化钛Ti₃C₂T_x纳米片。

2.根据权利要求1所述的基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极，其特征在于：所述金属纳米线是指金、铜、镍、铂、钯、银、铝金属纳米线中的一种，或两种以及两种以上组成的合金的金属纳米线；所述金属纳米线的直径为10-100纳米，长度为20-300微米。

3.根据权利要求1所述的基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极，其特征在于：所述单层或寡层碳化钛Ti₃C₂T_x纳米片由前过渡金属、钛或碳以及表面活性端基组成，纳米片表面含有大量活性端基包括羟基、氯、氟，单层或寡层纳米片面积大小在0.1um²到5um²之间，厚度为2-5nm之间，采用氟化氢刻蚀的方法制备。

4.根据权利要求1所述的基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极，其特征在于：所述柔性高分子衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚酰亚胺PI、聚碳酸酯PC、聚氨酯PUA、聚醚酮PEK、聚丙烯酸酯的一种或几种。

5.一种权利要求1-4任一项所述的基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将金属纳米线涂布在释放衬底上，晾干水洗，得到涂布于释放衬底表面的金属纳米线基透明电极；

2)向步骤1)所得金属纳米线透明电极表面涂布一层微米尺度厚且厚度均匀的高分子基预聚物作为柔性电极衬底，通过光聚或者热聚方法固化，将固化后高分子基薄膜连带金属纳米线透明电极一并从释放衬底上剥离，得到导电面单纯由金属纳米线组成的柔性透明电极；

3)称取一定量化学氧化法制备的碳化钛纳米片，用溶剂分散，超声分散得到碳化钛纳米片分散液；

4)通过溶液加工法将步骤3)所得碳化钛纳米片分散液涂布到步骤2)所得由金属纳米线组成的柔性透明电极表面，洗去残留和多余的碳化钛纳米片，干燥后得到由金属纳米线和新型二维材料碳化钛纳米片为导电材料的柔性复合透明电极；

其中各组分以及材料具体性能包括：

i.步骤1)中的金属纳米线电极光电性能：方块电阻为450-5Ohm sq^-1，550nm透光率为95-81％；

ii.步骤3)中的单层或寡层碳化钛纳米片：面积大小在0.1um²到5um²之间，厚度为2-5nm之间，电导率在3000-6000Scm^-1之间；

iii.步骤2)中的柔性高分子衬底厚度为50-1000um；

iv.步骤3)中的碳化钛纳米片分散液浓度为0.1-5mg/mL；

v.步骤4)中的柔性复合透明电极光电性能：方块电阻为750-10Ohm sq^-1，550nm透光率为90-79％。

6.一种权利要求1-4任一项所述的基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极的用途，其特征在于：用于有机光伏器件中的柔性透明电极，在柔性复合电极表面依次用溶液法涂布上一层空穴传输材料、由n型和p型半导体组成的光敏活性层材料、电子传输层材料，最后蒸镀上阴极，得到柔性的有机光伏器件。

7.根据权利要求6所述的基于金属纳米线和碳化钛纳米片的柔性复合透明电极的用途，其特征在于：所述空穴传输材料包括导电高分子PEDOT：PSS、硫氰化亚铜CuSCN，涂布厚度在20-50nm之间。