《基於石墨烯的透明導電薄膜及其原型器件的研究》是依託北京交通大學，由何大偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於石墨烯的透明導電薄膜及其原型器件的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何大偉
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當前國際上關於石墨烯的研究主要集中在高質量樣品的獲取、奇異物性的探測以及原型器件的設計製造等。由於研究時間短，這幾方面的研究仍蘊藏著豐富的物理內涵和巨大的探索空間。基於此，本項目主要採用垂直沉積法，Langmuir-Blodgett 自組裝法等，將化學剝離法得到的氧化石墨片(GO)進行自組裝沉積，通過最佳化沉積條件和還原方式實現大面積高質量的石墨烯透明導電薄膜的可控制備。研究基於石墨烯電極的高效率柔性太陽能電池和高比能量、高功率密度的綠色儲能原型器件；並結合石墨烯薄膜電極和器件性能對石墨烯結構特性、基本物性等相關基礎問題進行研究。微米級的石墨烯片層搭接形成石墨烯巨觀體，具有其獨特的薄層結構，良好的透光率和導熱導電特性，是代替ITO薄膜作為有機光電子器件電極的理想材料，同時由於其具有超大的理論比表面積，簡單的織構特性，石墨烯同時也是儲能（如超級電容器，鋰離子電池等）體系的理想候選電極材料。
結題摘要
1. 成功製備了尺寸大於10μm的單層石墨烯樣品，並確定了合成的最佳工藝路線，通過調整氧化時間、剝離強度等因素，實現了對樣品尺寸的控制。 2. 通過沉積方法製備了大尺寸石墨烯薄膜，確定了影響成膜質量的關鍵為懸浮液濃度和襯底放置角度，通過控制薄膜厚度，調節薄膜透光率和電導率間的相互關係，得到性能最佳的石墨烯薄膜。 3. 首次提出有機化石墨烯與共混給體作為活性層，並製備ITO/PEDOT:PSS/P3HT:有機化石墨烯：MDMO-PPV/LiF/Al光伏器件。石墨烯與共混給體活性層實現光譜吸收作用區域從480nm-580nm拓寬為400nm-580nm，使得光生激子從P3HT和MDMO-PPV的LUMO能級傳導到石墨烯的HOMO能級；將開路電壓從0.73V提高到0.88V，並在內部獲得穩定連續的三維網路傳輸，將短路電流從3.98mA cm-2提高到4.39 mA cm-2，為光伏轉化效率提高提供了新的研究方法。 4. 提出一種無連線劑、一步原位合成石墨烯/金納米顆粒的方法，並經多種檢測手段表征。通過巧妙的控制襯底結構，在幾乎不影響“電磁機制”的基礎上極大的增強“化學機制”，從而將一直以來混淆在一起的的兩個SERS機制分離開來，為SERS機理的研究奠定了基礎。 5. 首次提出將吞噬石墨烯量子點前列腺癌細胞放在X射線下治療的方案，通過MTT測試細胞的活性，說明吞噬石墨烯量子點前列腺癌細胞的活性在X射線光照下受到抑制。 6. 以石墨烯為電極材料，製備了水系扣式超級電容器，其比容大於200F/g，能力密度大於20Wh/Kg，功率密度大於10kW/Kg，綜合性能與商業化產品相比成倍提高。 7. 以石墨烯為電極材料，製備了有機系扣式超級電容器。採用四乙基四氟硼酸銨溶液作為電解質，比容大於120F/g，約為活性炭電容器的兩倍，能量密度大於80Wh/Kg，功率密度大於20kW/Kg，顯著優於商業化雙電層超級電容器。 8. 共發表相關研究論文36篇，並申請國家發明專利6項，已經授權2項。
