氧化石墨烯-ZnO-Ag納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及光電性能研究.pdf

1、石墨烯，一種新型的由碳原子構(gòu)成的二維材料，自2004年在實驗上被發(fā)現(xiàn)后迅速引發(fā)了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。石墨烯具有獨特的結(jié)構(gòu)和諸多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是與功能材料組裝構(gòu)建新型復(fù)合材料的理想結(jié)構(gòu)單元，然而由于在規(guī)?；a(chǎn)、綠色制備及自組裝方面的限制，基于石墨烯制備復(fù)合材料仍存在較大挑戰(zhàn)。氧化石墨烯，石墨烯的衍生物，其表面有豐富的含氧官能團(tuán)等活性結(jié)構(gòu)，這無疑使得利用氧化石墨烯作為構(gòu)建單元成為最穩(wěn)定、易于操作且成本最低的制備基于石墨烯材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的

2、方法。
　　本論文在采用改進(jìn)的Hummers法制備得到不同尺寸的氧化石墨烯薄片的基礎(chǔ)上，以氧化石墨烯為模板，通過簡單組裝、原位生長以及分步組裝等方法將其與ZnO和Ag納米粒子進(jìn)行復(fù)合，制備了一系列功能化復(fù)合結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步研究了這些復(fù)合結(jié)構(gòu)在光電方面的性質(zhì)及應(yīng)用，取得了一些有意義的成果，主要工作如下:
　　1、在無需添加任何表面活性劑和穩(wěn)定劑的條件下采用改進(jìn)的Hummers法制備了不同尺寸的氧化石墨烯片，同時制備了ZnO量子點

3、，通過簡單組裝的方法，將兩者混合得到了氧化石墨烯/ZnO量子點復(fù)合結(jié)構(gòu)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征同時討論了二者的復(fù)合機理。通過對其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，從而探究二者之間的相互作用和可能存在的能量及電子轉(zhuǎn)移過程。以復(fù)合結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)建MSM紫外光電探測器，器件在325 nm的光照下表現(xiàn)出明顯的明暗電流比，且具有較快的響應(yīng)速度。
　　2、通過原位生長的方法，以氧化石墨烯，硝酸銀和檸檬酸鈉為原料通過混合水熱反應(yīng)得到了Ag納米顆粒/氧化石墨烯納米復(fù)合結(jié)

4、構(gòu)，并討論了原位生長的過程及原理。通過形貌表征，Ag顆粒均勻穩(wěn)定地分布在氧化石墨烯片表面，并且由于氧化石墨烯在合成過程中提供了成核的場所，Ag顆粒的尺寸較為均一。氧化石墨烯的拉曼信號隨著Ag納米顆粒的沉積而顯著增強，同時選取羅丹明6G(R6G)作為待檢測分子，由于R6G分子與氧化石墨烯片之間強烈的電子相互作用，以及氧化石墨烯表面Ag納米顆粒的聚集導(dǎo)致增強的的耦合電磁場，復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出對R6G較強的表面拉曼散射信號增強作用。
　　3

5、、采用分步組裝的方法，首先通過水熱反應(yīng)使Ag納米顆粒原位生長到氧化石墨烯片表面，再通過簡單混合的方法將ZnO量子點與氧化石墨烯復(fù)合，得到穩(wěn)定的氧化石墨烯/ZnO/Ag納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。通過對其形貌進(jìn)行表征，ZnO量子點致密地分布在氧化石墨烯片表面及Ag顆粒周圍。對復(fù)合結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，相較于ZnO量子點，氧化石墨烯/ZnO/Ag納米復(fù)合結(jié)構(gòu)紫外及可見范圍的PL譜強度均有明顯減弱，這也表明了在紫外光激發(fā)下，ZnO向氧化石墨烯和Ag發(fā)生電