[发明专利]一种碳纳米管复合透明导电薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法包括以下步骤：(1)准备PET衬底；(2)制备碳纳米管‑MXene墨水；(3)准备无电沉积液：将Cu²⁺浓度为0.05‑0.3mol/L的铜盐、10‑30g/L的还原剂、3‑8g/L的氯化铵、0.01‑0.06g/L的硫脲、0.5‑5g/L的三羟基聚氧化丙烯醚和剩余量的水混合；(4)在碳纳米管‑MXene表面无电沉积金属铜；(5)接着在MXene残余位点生长Ag颗粒。该制备方法步骤简单，反应条件容易实现。本发明还提供一种该方法制备的碳纳米管复合透明导电薄膜。

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜领域，具体为一种碳纳米管复合透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)是目前应用最广泛的透明电极材料，应用于显示屏，触屏，透明电极等领域中。但是随着电子器件向质轻、小型和柔性的方向不断发展，传统的ITO的柔性差和太过昂贵而逐渐无法满足人们的需求。因此，开发出光电性能及抗弯折性能优异的透明导电薄膜材料成为研发人员关注的焦点。而在这类材料中尤其以一维纳米材料如碳纳米管、金属纳米线，以及二位纳米材料石墨烯、MXene为主，这一类材料兼具优异的导电性、可见光透过性和柔韧性，已经成为传统ITO材料的有力竞争者。然而在目前的现有技术当中，虽然有将一维与二维纳米材料复合制备透明导电薄膜的案例，亦有对纳米材料化学镀金来提升其导电性后制备透明导电薄膜的案例，但是薄膜的导电性能和透光性依然有限，因此急需一种兼具优异的导电性和透光性的薄膜材料来满足应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管复合透明导电薄膜及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纳米管复合透明导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)准备PET衬底：首先用去离子水、丙酮和乙醇分别对PET薄膜浸泡和冲洗，所述浸泡时间为5-15min，对清洗干净的PET薄膜烘干后进行紫外臭氧处理10-30min以备涂覆；

由于PET表面带有较多的油脂性物质以及灰尘，这对PET本身的透光性有很大的影响，因此清洗和紫外臭氧处理均是为了获得表面干净的PET薄膜。

(2)制备碳纳米管-MXene墨水：将0.2-0.8wt％的碳纳米管，0.1-0.4wt％的MXene，0.01-0.1wt％的分散剂，0.005-0.05wt％的流平剂，0.03-0.1wt％的表面活性剂和剩余量的水混合并搅拌均匀备用；

碳纳米管与MXene在优选质量比时获得的复合材料导电性要优于任一单一材料，这是由于MXene的加入可以降低碳纳米管结点处的结电阻，体现出对电导率的协同效应。该墨水中分散剂的作用在于获得均匀分散的导电墨水，流平剂的作用在于墨水烘干成膜时能够平整均匀，而表面活性剂的作用在于降低水溶液的表面张力，使得墨水能够润湿PET表面，避免烘干时形成孔洞。

(3)准备无电沉积液：将Cu²⁺浓度为0.05-0.3mol/L的铜盐、10-30g/L的还原剂、3-8g/L的氯化铵、0.01-0.06g/L的硫脲、0.5-5g/L的三羟基聚氧化丙烯醚和剩余量的水混合、搅拌均匀，并将温度升至75-90℃后保温备用；

其中氯化铵的作用在于本身呈现的弱酸性可以调节无电沉积液的pH值，硫脲的作用在于抑制化学镀金时产生的副反应，保证主反应稳定进行，而在优选浓度内的三羟基聚氧化丙烯醚具有改善无电沉积液活性和催化反应进行的作用。