基于石墨烯-蠶絲蛋白復(fù)合柔性導(dǎo)電薄膜的制備及應(yīng)用.pdf

1、石墨烯是以一種新型的二維碳納米材料，其良好的電導(dǎo)性能、透光性能、導(dǎo)熱性能、生物相容性以及機(jī)械性能等在有機(jī)光電子、生物和醫(yī)藥領(lǐng)域引起了大量科學(xué)工作者的關(guān)注。絲素蛋白是存在于蠶絲中的一種天然蛋白質(zhì)，其具有非常好的成膜性質(zhì)，絲素蛋白膜層具有優(yōu)異的透光性能，此外其良好的生物相容性、機(jī)械性能以及生物可降解性，使其在生物材料、光電子材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，絲素蛋白薄膜作為柔性襯底應(yīng)用在光電領(lǐng)域中的研究已受到國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注，但

2、目前還沒有氧化還原石墨烯（RGO）增強(qiáng)絲素蛋白復(fù)合材料的相關(guān)報(bào)道。
　　本文采用旋轉(zhuǎn)涂覆方法在硅片表面制備氧化石墨烯（GO）薄膜，然后經(jīng)氫碘酸還原成氧化還原石墨烯（RGO）薄膜，進(jìn)而通過在RGO薄膜表面滴加絲素溶液、風(fēng)干成膜的手段完成石墨烯與絲素蛋白的復(fù)合，之后將石墨烯/絲素蛋白復(fù)合膜層從硅片表面剝離。同時(shí)，本文還進(jìn)行了將制備的石墨烯/絲素蛋白復(fù)合膜作為對(duì)電極用于染料敏化太陽能電池的初步研究。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：氧化石墨烯薄

3、片可以在硅片表面旋涂成膜，而且通過紅外光譜以及拉曼光譜對(duì)GO以及RGO分子二級(jí)結(jié)構(gòu)的表征可以表明：經(jīng)氫碘酸處理，GO分子中C=O鍵幾乎完全消失，一部分OH鍵被還原，RGO分子中的碳原子sp2化有了很大程度的增加。氧化還原石墨烯薄膜與蠶絲蛋白膜層復(fù)合后，原子力顯微鏡顯示其表面粗糙程度在10nm左右。復(fù)合膜中絲素蛋白膜層內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)良的拉伸力學(xué)性能，測試結(jié)果表面復(fù)合膜的斷裂應(yīng)力超過60MPa，拉伸斷裂伸長率接近17%。
　

4、　采用不同氧化石墨烯旋涂次數(shù)可以得到一系列具有不同電導(dǎo)性能和透光性能的復(fù)合膜，隨著旋涂次數(shù)的增加，可以得到表面電阻率在22～1.3kΩ/square、透光率在80%～15%之間的復(fù)合膜，復(fù)合膜進(jìn)行大角度彎折后表面電導(dǎo)性能幾乎沒有發(fā)生明顯下降。初步嘗試將制備的復(fù)合膜作為對(duì)電極應(yīng)用在染料敏化太陽能電池中，所制備0.16cm2大小的電池的電壓接近0.6V，其開路電壓已經(jīng)達(dá)到了與ITO電極同類電池相當(dāng)?shù)乃?，但由于?fù)合膜表面電阻率相對(duì)于 ITO