气液界面自组装还原氧化石墨烯薄膜

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1、气液界面自组装还原氧化石墨烯薄膜　　摘要：为了获得优异性能的还原氧化石墨烯薄膜电极，以氧化石墨烯分散液为原料、聚乙烯亚胺为粘结剂，采用气液界面自组装法制备了氧化石墨烯薄膜，利用氢碘酸还原得到还原氧化石墨烯薄膜电极。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对薄膜电极进行了表征。结果表明：还原氧化石墨烯薄膜具有良好的表面形貌、均匀的厚度且还原后的碳氧比达到了10.2。当氧化石墨烯分散液浓度为1.5mg/mL时，还原氧化石墨烯薄膜电极的电导率达到495.44S/cm。为石墨烯薄膜在微纳电子器件电极材料的应用方面提供了重要的实验依据。 　　关键词：气液界

2、面自组装；氧化石墨烯；氢碘酸还原；还原氧化石墨烯薄膜 　　DOI：10.15938/j.jhust.2018.04.028 　　中图分类号：O646 　　文献标志码：A 　　文章编号：1007-2683（2018）04-0148-05 　　Abstract：Inordertoobtainthereducedgrapheneoxidefilmelectrodeswithsuperiorperformance，grapheneoxidefilmswerepreparedbyamethodofselfassembledataliquidairinterfacewithgraph

3、eneoxidedispersionasrawmaterial，polyethyleneimineasbinder.Thereducedgraphenefilmelectrodeswereobtainedbyhydroiodicacid.Thefilmelectrodeswerecharacterizatedusingscanningelectronmicroscopy，atomicforcemicroscopyimage，XraydiffractionandXrayphotoelectronspectroscopy.Theresultsshowedthattheredu

4、cedgraphenefilmshadgoodsurfacemorphologies，uniformthicknessandacarbontooxygenatomicratioofthereducedgraphenefilmscanachieve10.2afterHIacidreduction.WhentheconcentrationofGOdispersionwas1.5mg/ml，thereducedgraphenefilmelectrodeshadanelectricalconductivityashighas495.44Scm-1.Thisstudyprovide

5、sexperimentalbasisfortheapplicationofelectrodematerialsinmicro/nanoelectronicdevices. 　　Keywords：selfassemblyataliquidairinterface；grapheneoxide；hydroiodicacidreduction；reducedgrapheneoxidefilms 　　0引言 　　石墨烯是由碳原子sp2�s化成的只有单原子层厚度的二维晶体，石墨烯独特的二维结构以及优异的机械、电学、热学和光学特性使其正被广泛应用于能量存储、催化和环境等领域[1-4]。

6、石墨烯薄膜作为一种新发展的薄膜电极材料，由于具有高比表面积、电导率，优异的电子迁移率使得在快速发展的微纳电子器件领域潜力巨大。 　　目前石墨烯薄膜制备主要采用化学气相沉积法（CVD）以及氧化石墨还原法。CVD法虽然可以实现大面积、结晶程度高的石墨烯薄膜的可控制备，却要使用复杂的CVD设备以及转移石墨烯薄膜的额外程序，而且膜的转移过程会显著降低石墨烯薄膜的物理性能[5-6]。氧化石墨还原法是通过强氧化剂对石墨的氧化作用，得到氧化石墨烯（grapheneoxide，GO），再通过薄膜制备工艺得到GO薄膜，接着对GO薄膜进行还原，得到还原氧化石墨烯（reducedGO，rGO）

7、薄膜[7-8]。GO薄膜的制备方法一般有3种：旋涂法[9]、真空抽滤法[10]以及气液界面自组装法[11-12]。旋涂法和真空抽滤法制膜工艺简单，但是薄膜厚度和完整性难以控制。气液界面自组装法利用阴阳离子相互吸引原理，层与层间或基团与基团之间依靠静电结合力，逐层在基底上组装成纳米尺度薄膜[13]。此方法薄膜厚度可控，操作简单，成本低廉，是一种制备GO薄膜的有效方法。Chen等[14]采用Hummers法制备氧化石墨，然后将超声处理的氧化石墨烯分散液置于一定温度下的水浴中加热，一段时间后在气液界面形成一层氧化石墨烯薄膜，将此薄膜