Skip to main content
SpringerLink
Log in

Fabrication of double- and multi-walled carbon nanotube transparent conductive films by filtration-transfer process and their property improvement by acid treatment

  • Published:
Applied Physics A Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) and two kinds of vertically aligned multi-walled carbon nanotubes were employed as raw materials to fabricate transparent conductive films (TCFs). DWCNTs constructed the densest conductive network at the same transmittance, and the corresponding TCFs showed the best performance (320 Ω/□ at 75.0% T). The ratio of dc conductivity to optical conductivity (σ dc/σ op) of the as-dispersed DWCNTs was 3.88. The as-obtained TCFs were dipped in HNO3 solution to improve their performances. Attributed to the removal of sodium dodecyl sulfate molecules, reduction of film thickness, and doping with electron acceptors (such as oxygen), the surface resistance after HNO3 treatment decreased. The σ dc/σ op ratio of the DWCNTs was further increased to 5.24.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. G. Gruner, J. Mater. Chem. 16, 3533 (2006)

    Article  Google Scholar 

  2. Q. Cao, J.A. Rogers, Nano Res. 1, 259 (2008)

    Article  Google Scholar 

  3. Q. Cao, J.A. Rogers, Adv. Mater. 21, 29 (2009)

    Article  Google Scholar 

  4. H.W. Zhu, J.Q. Wei, K.L. Wang, D.H. Wu, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93, 1461 (2009)

    Article  Google Scholar 

  5. H. Gu, T.M. Swager, Adv. Mater. 20, 4433 (2008)

    Article  Google Scholar 

  6. R.C.Y. King, F. Roussel, Appl. Phys. A 86, 159 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. D.H. Zhang, K. Ryu, X.L. Liu, E. Polikarpov, J. Ly, M.E. Tompson, C.W. Zhou, Nano Lett. 6, 1880 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. Y. Wang, C.A. Di, Y.Q. Liu, H. Kajiura, S.H. Ye, L.C. Cao, D.C. Wei, H.L. Zhang, Y.M. Li, K. Noda, Adv. Mater. 20, 4442 (2008)

    Article  Google Scholar 

  9. S.F. Pei, J.H. Du, Y. Zeng, C. Liu, H.M. Cheng, Nanotechnology 20, 235707 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. A.A. Green, M.C. Hersam, Nano Lett. 8, 1417 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. H.Z. Geng, K.K. Kim, K.P. So, Y.S. Lee, Y. Chang, Y.H. Lee, J. Am. Chem. Soc. 129, 7758 (2007)

    Article  Google Scholar 

  12. Y. Wang, L.P. Huang, Y.Q. Liu, D.C. Wei, H.L. Zhang, H. Kajiura, Y.M. Li, Nano Res. 2, 865 (2009)

    Article  Google Scholar 

  13. W.Q. Fu, L. Liu, K.L. Jiang, Q.Q. Li, S.S. Fan, Carbon 48, 1876 (2010)

    Article  Google Scholar 

  14. A.A. Green, M.C. Hersam, Nat. Nanotechnol. 4, 64 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. T. Kitano, Y. Maeda, T. Akasaka, Carbon 47, 3559 (2009)

    Article  Google Scholar 

  16. S. Paul, D.W. Kim, Carbon 47, 2436 (2009)

    Article  Google Scholar 

  17. J.Q. Wei, Y. Jia, Q.K. Shu, Z.Y. Gu, K.L. Wang, D.M. Zhuang, G. Zhang, Z.C. Wang, J.B. Luo, A.Y. Cao, D.H. Wu, Nano Lett. 7, 2317 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. S. De, J.N. Coleman, ACS Nano 4, 2713 (2010)

    Article  Google Scholar 

  19. K.S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S.Y. Lee, J.M. Kim, K.S. Kim, J.H. Ahn, P. Kim, J.Y. Choi, B.H. Hong, Nature 457, 706 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. Y.P. Wu, B. Wang, Y.F. Ma, Y. Huang, N. Li, F. Zhang, Y.S. Chen, Nano Res. 3, 661 (2010)

    Article  Google Scholar 

  21. N. Saran, K. Parikh, D.S. Suh, E. Munoz, H. Kolla, S.K. Manohar, J. Am. Chem. Soc. 126, 4462 (2004)

    Article  Google Scholar 

  22. B. Dan, G.C. Irvin, M. Pasquali, ACS Nano 3, 835 (2009)

    Article  Google Scholar 

  23. M.J. de Andrade, M.D. Lima, V. Skakalova, C.P. Bergmann, S. Roth, Phys. Status Solidi RRL 1, 178 (2007)

    Article  Google Scholar 

  24. Z.R. Li, H.R. Kandel, E. Dervishi, V. Saini, Y. Xu, A.R. Biris, D. Lupu, G.J. Salamo, A.S. Biris, Langmuir 24, 2655 (2008)

    Article  Google Scholar 

  25. Z.R. Li, H.R. Kandel, E. Dervishi, V. Saini, A.S. Biris, A.R. Biris, D. Lupu, Appl. Phys. Lett. 91, 053115 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. D. Simien, J.A. Fagan, W. Luo, J.F. Douglas, K. Migler, J. Obrzut, ACS Nano 2, 1879 (2008)

    Article  Google Scholar 

  27. A.N.G. Parra-Vasquez, I. Stepanek, V.A. Davis, V.C. Moore, E.H. Haroz, J. Shaver, R.H. Hauge, R.E. Smalley, M. Pasquali, Macromolecules 40, 4043 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. A. Kaskela, A.G. Nasibulin, M.Y. Timmermans, B. Aitchison, A. Papadimitratos, Y. Tian, Z. Zhu, H. Jiang, D.P. Brown, A. Zakhidov, E.I. Kauppinen, Nano Lett. 10, 4349 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. Q. Zhang, G.H. Xu, J.Q. Huang, W.P. Zhou, M.Q. Zhao, Y. Wang, W.Z. Qian, F. Wei, Carbon 47, 538 (2009)

    Article  Google Scholar 

  30. H. Sugime, S. Noda, Carbon 48, 2203 (2010)

    Article  Google Scholar 

  31. J.Q. Huang, Q. Zhang, F. Wei, W.Z. Qian, D.Z. Wang, L. Hu, Carbon 46, 291 (2008)

    Article  Google Scholar 

  32. Q. Zhang, J.Q. Huang, M.Q. Zhao, W.Z. Qian, Y. Wang, F. Wei, Carbon 46, 1152 (2008)

    Article  Google Scholar 

  33. Q. Zhang, M.Q. Zhao, Y. Liu, A.Y. Cao, W.Z. Qian, Y.F. Lu, F. Wei, Adv. Mater. 21, 2876 (2009)

    Article  Google Scholar 

  34. Q. Zhang, M.Q. Zhao, J.Q. Huang, Y. Liu, Y. Wang, W.Z. Qian, F. Wei, Carbon 47, 2600 (2009)

    Article  Google Scholar 

  35. Y. Liu, W.Z. Qian, Q. Zhang, G.Q. Ning, G.H. Luo, Y. Wang, D.Z. Wang, F. Wei, Chem. Eng. Technol. 32, 73 (2009)

    Article  Google Scholar 

  36. X.B. Zhang, K.L. Jiang, C. Teng, P. Liu, L. Zhang, J. Kong, T.H. Zhang, Q.Q. Li, S.S. Fan, Adv. Mater. 18, 1505 (2006)

    Article  Google Scholar 

  37. G.H. Xu, Q. Zhang, J.Q. Huang, M.Q. Zhao, W.P. Zhou, F. Wei, Langmuir 26, 2798 (2010)

    Article  Google Scholar 

  38. Z.C. Wu, Z.H. Chen, X. Du, J.M. Logan, J. Sippel, M. Nikolou, K. Kamaras, J.R. Reynolds, D.B. Tanner, A.F. Hebard, A.G. Rinzler, Science 305, 1273 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. H.Z. Geng, K.K. Kim, K. Lee, G.Y. Kim, H.K. Choi, D.S. Lee, K.H. An, Y.H. Lee, Y. Chang, Y.S. Lee, B. Kim, Y.J. Lee, Nano 2, 157 (2007)

    Article  Google Scholar 

  40. M. Zhang, S.L. Fang, A.A. Zakhidov, S.B. Lee, A.E. Aliev, C.D. Williams, K.R. Atkinson, R.H. Baughman, Science 309, 1215 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. V. Bocharova, A. Kiriy, U. Oertel, M. Stamm, F. Stoffelbach, R. Jerome, C. Detrembleur, J. Phys. Chem. B 110, 14640 (2006)

    Article  Google Scholar 

  42. M.R.S. Castro, H.K. Schmidt, Mater. Chem. Phys. 111, 317 (2008)

    Article  Google Scholar 

  43. J.W. Su, S.J. Fu, S. Gwo, K.J. Lin, Chem. Commun. 5631 (2008)

  44. S.B. Yang, B.S. Kong, J. Geng, H.T. Jung, J. Phys. Chem. C 113, 13658 (2009)

    Article  Google Scholar 

  45. H.Z. Geng, D.S. Lee, K.K. Kim, S.J. Kim, J.J. Bae, Y.H. Lee, J. Korean Phys. Soc. 979 (2008)

  46. M. Kaempgen, G.S. Duesberg, S. Roth, Appl. Surf. Sci. 252, 425 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. J.T. Han, S.Y. Kim, J.S. Woo, G.W. Lee, Adv. Mater. 20, 3724 (2008)

    Article  Google Scholar 

  48. L. Hu, D.S. Hecht, G. Gruner, Nano Lett. 4, 2513 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. Y.X. Zhou, L.B. Hu, G. Gruner, Appl. Phys. Lett. 88, 123109 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. P.N. Nirmalraj, P.E. Lyons, S. De, J.N. Coleman, J.J. Boland, Nano Lett. 9, 3890 (2009)

    Article  Google Scholar 

  51. H.Z. Geng, D.S. Lee, K.K. Kim, G.H. Han, H.K. Park, Y.H. Lee, Chem. Phys. Lett. 455, 275 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. E.M. Doherty, S. De, P.E. Lyons, A. Shmeliov, P.N. Nirmalraj, V. Scardaci, J. Joimel, W.J. Blau, J.J. Boland, J.N. Coleman, Carbon 47, 2466 (2009)

    Article  Google Scholar 

  53. S. De, P.E. Lyons, S. Sorel, E.M. Doherty, P.J. King, W.J. Blau, P.N. Nirmalraj, J.J. Boland, V. Scardaci, J. Joimel, J.N. Coleman, ACS Nano 3, 714 (2009)

    Article  Google Scholar 

  54. C. Berger, Y. Yi, J. Gezo, P. Poncharal, W.A. de Heer, New J. Phys. 5, 16 (2003)

    Article  Google Scholar 

  55. U. Dettlaff-Weglikowska, V. Skakalova, R. Graupner, S.H. Jhang, B.H. Kim, H.J. Lee, L. Ley, Y.W. Park, S. Berber, D. Tomanek, S. Roth, J. Am. Chem. Soc. 127, 5125 (2005)

    Article  Google Scholar 

  56. B.B. Parekh, G. Fanchini, G. Eda, M. Chhowalla, Appl. Phys. Lett. 90, 121913 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. G.H. Xu, Q. Zhang, W.P. Zhou, J.Q. Huang, F. Wei, Appl. Phys. A 92, 531 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. S. Picozzi, S. Santucci, L. Lozzi, C. Cantalini, C. Baratto, G. Sberveglieri, I. Armentano, J.M. Kenny, L. Valentini, B. Delley, J. Vac. Sci. Technol. A 22, 1466 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. M. Kaempgen, M. Lebert, M. Haluska, N. Nicoloso, S. Roth, Adv. Mater. 20, 616 (2008)

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Beijing Key Laboratory of Green Chemical Reaction Engineering and Technology, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, China

    Guang-Hui Xu, Jia-Qi Huang, Qiang Zhang, Meng-Qiang Zhao & Fei Wei

Authors
  1. Guang-Hui Xu
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Jia-Qi Huang
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Qiang Zhang
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Meng-Qiang Zhao
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. Fei Wei
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Fei Wei.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Xu, GH., Huang, JQ., Zhang, Q. et al. Fabrication of double- and multi-walled carbon nanotube transparent conductive films by filtration-transfer process and their property improvement by acid treatment. Appl. Phys. A 103, 403–411 (2011). https://doi.org/10.1007/s00339-011-6353-9

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00339-011-6353-9

Keywords

Search

Navigation