石墨烯基半導(dǎo)體復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以氧化石墨烯為載體，以半導(dǎo)體為催化劑，通過異位復(fù)合和一步法合成的方法分別制備出石墨烯基半導(dǎo)體復(fù)合材料rGO-Au-CdS和rGO-Cu2S。并分別對(duì)其在傳感和光熱方面的性能進(jìn)行探討。本文的研究內(nèi)容及成果如下：
　　1.本文合成了三元協(xié)同復(fù)合半導(dǎo)體/金屬/石墨烯（Au-CdS-rGO）納米結(jié)構(gòu)。合成的Au-CdS核殼納米顆粒中Au核大概為50 nm，Au-CdS以三明治的結(jié)構(gòu)包裹在rGO中。其中GO首先被半胱氨酸鹽酸鹽（cys）

2、改性處理，因?yàn)閏ys上的-SH能夠與Au-CdS上的金屬鍵形成較大結(jié)合力的金屬S鍵，從而有助于納米顆粒的分散。同時(shí)，顯示負(fù)電性的GO-cys可以與正電性的十六烷基三甲基溴化銨包裹的Au-CdS進(jìn)行靜電吸引，二者可以緊密的結(jié)合在一起。合成的三元協(xié)同復(fù)合結(jié)構(gòu)在TEM、UV-Vis、XRD表征手段下展現(xiàn)了一種全新的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。從光電轉(zhuǎn)換效率（IPCE）實(shí)驗(yàn)可以看出制備的三元協(xié)同復(fù)合材料能更有效的利用可見光，其在310 nm的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到78

3、％，隨之減小，但其在長波長的光電轉(zhuǎn)換效率高于5%。熒光（PL）表征對(duì)比說明復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)CdS殼有淬滅作用，同時(shí)表明光生電子空穴能夠在異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面有效傳遞。拉曼和阻抗顯示電子在復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳遞是從 Au-CdS到 rGO而且阻抗較小。最后我們探討了三元協(xié)同復(fù)合半導(dǎo)體/金屬/石墨烯納米結(jié)構(gòu)在傳感（以 H2O2為探測分子）方向的潛在應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三元協(xié)同復(fù)合半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)修飾電極對(duì) H2O2的檢測限為0.005 mM，檢測線性范圍為0.03-7

4、 mM。以上得知制備的三元協(xié)同復(fù)合半導(dǎo)體金屬石墨烯納米結(jié)構(gòu)在生物傳感方向有潛在的應(yīng)用。
　　2.本文利用一步法在無表面活性劑存在的情況下制備了不同復(fù)合物。通過表征，我們選擇以硝酸銅作為前驅(qū)體，以與GO5:1的比例加料，制備出具有高結(jié)晶性、窄尺寸分布和分散性好的復(fù)合材料。通過XRD和TEM對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，制備的復(fù)合物為Cu2O-rGO。然后再原位對(duì)制備的復(fù)合材料硫化，從TEM和XRD表征圖可以看出，硫化后的復(fù)合材料成分是