石墨烯是一种新型二维碳材料，有着独特的能带结构，不仅拥有着高机械强度特性（其机械强度>1 060 GPa），而且有着高透明度（其透明度>85%），此外还具较高的电子迁移率（其迁移率为15 000 cm2·V-1·s-1），因此，许多学者已经利用石墨烯制备柔性透明电极。石墨烯的制备方法较多，其中，化学气相沉积法是实现透明电极材料量产的主要方法之一。化学气相沉积法充分利用催化金属降低碳源分解温度，并在石墨烯沉积时充当反应载体。石墨烯制备后得到的透明电极，需要借助转移工艺以实现基底由铜箔到柔性透明基底的转换。然而，制备与转移过程中带来的石墨烯缺陷会导致其电学性能严重降级，不利于石墨烯的推广使用。已有复合电极的制备，充分利用了其高可见光透过率和载流子迁移率的特点，并结合其他新型透明电极材料的优点，达到共生效应。导电聚合物，特别是经聚苯乙烯磺酸盐（poly(styrene sulfonate)，PSS）掺杂的3,4-聚乙烯二氧噻吩（poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT）水溶液PEDOT:PSS，是一种导电率很高的透明导电物质。目前，PEDOT:PSS的电学性能改性研究得到了重大突破，并被广泛地运用于复合透明电极材料中。石墨烯和透明基底的较低表面能，使得其他材料在其表面成膜复合困难，无法达到均一薄膜效果。尽管采用印刷的方式可以避免这一问题，然而加入的大量树脂和助剂会影响电极的电学性能[11]。因此，本文拟利用改进的化学气相沉积法制备缺陷较少的石墨烯，并实现无缺陷转移。尔后加入离子型表面活性剂到PEDOT:PSS水溶液中，以改善其润湿性，实现导电聚合物与石墨烯的复合，并且对制备石墨烯的参数比例、表面活性剂的加入比例、石墨烯与复合电极的电学性能、光学性能及机械性能进行测试比较与分析，以期为新型透明导电材料的应用提供一定的参考依据。
材料与方法
1.1 材料与仪器
1）主要材料与试剂多晶铜箔，厚度为25 m，纯度为99.95%，合肥科晶材料技术有限公司；甲烷、氢气，纯度均为99.99%，武汉市明辉气体科技有限公司；丙酮、无水乙醇、磷酸（质量分数为80%）、聚乙二醇（分子量为400）、过氧化氢、浓盐酸、氨水、过硫酸铵，国药集团化学试剂有限公司；四正辛基溴化铵（tetra-n-octylammonium bromide，TOAB），萨恩化学技术（上海）有限公司；PEDOT:PSS 水性分散液（质量分数为1.4%），Adamas Reagent Co., Ltd。
2）选用的主要仪器高温反应炉，OTF-1200X型，由合肥科晶材料技术有限公司生产；高倍光学显微镜，由Nikon公司生产；激光共聚焦拉曼光谱仪，RM-1000型，由英国Renishaw有限公司生产；透射电子显微镜，JEM-2100型，由JEOL有限公司生产；Multimode 8 SPM system原子力显微镜，由Bruker有限公司生产；ST2258A型四探针测试仪，由苏州晶格电子有限公司生产；LS105A型透光率仪，由深圳林上科技有限公司生产。
石墨烯基复合电极的制备复合电极的制备包括石墨烯的制备与转移和导电聚合物的改性与复合，其主要过程如下：
1）首先，将铜箔置于体积比为3﹕1的聚乙二醇和磷酸溶液中，夹持稳压电源正极进行抛光处理15min；将洗净、干燥后的铜箔置于高温反应炉的石英管中央，并利用机械泵抽真空。然后，通入流量为30 cm3/min氢气，维持其还原气氛下，高温炉首先在20 min内快速升温至800 ℃，然后在10 min内升温至1 020 ℃，并维持15 min。退火后，降低氢气流量至2.8 cm3/min，并在20 min内引入甲烷流量，梯度引入碳源甲烷。随后，20 min内维持甲烷流量到温度降低至700 ℃时，关闭甲烷气体，打开反应炉使其快速降温至室温。
2）按照0（3, 6, 10）mmol/L比例，将四正辛基溴化铵加入PEDOT:PSS分散液中，并置于超声机中充分溶解；将反应后的铜箔取出，在其上以500（1 000,1 500, 2 000）r/min的速度旋涂一层复配效果较好的导电聚合物分散液，得到PEDOT:PSS/石墨烯复合电极；将旋涂后的铜箔置于真空干燥箱中，于120 ℃温度条件下干燥10 min。
3）将干燥后的铜箔置于浓度为0.5 mol/L的过硫酸铵溶液中腐蚀1 h，然后转移至浓度为0.05 mol/L 的盐酸溶液中，并滴入5 滴双氧水（体积分数为30%）缓慢静置腐蚀30 min；将基本去除残余铜颗粒的电极进行清洗，完毕后，使用注射针筒抽取出溶液，使复合电极缓慢落于透明基底上。取出透明基底并置于加热板上，于50 ℃温度下缓慢加热至水分蒸发，最终得到PEDOT:PSS/石墨烯复合电极。
石墨烯与复合电极的表征
采用拉曼光谱，分析以改进的化学气相沉积法制备的石墨烯的缺陷情况，并进一步使用透射电镜和原子力显微镜分析石墨烯的质量。采用高倍光学显微镜，观察导电聚合物与石墨烯的复合情况，并佐以接触角测试仪，分析离子型活性剂对导电聚合物分散液的润湿度改变情况。使用四探针测试仪，测试薄膜表面的方阻大小，并分析其随制备条件的不同而产生的变化。
