氧化鋅-石墨烯納米復合物的制備及其光學性能研究.pdf

1、氧化鋅是一種優(yōu)良的半導體氧化物，在光電子學、生物學以及化學等領域都表現(xiàn)出了獨特的物理和化學性能，例如顯著的量子限域效應、優(yōu)良的壓電性和光催化活性等，多年來一直是納米材料領域的研究熱點。自2004年石墨烯首次被報道以來，持續(xù)受到科學界的廣泛關注，因其具有很高的理論比表面積和透明度，以及良好的導電、導熱、力學性能，可應用于太陽能薄膜電池、液晶顯示屏等，在環(huán)境及能源領域更是有著巨大的應用前景。近年來，關于氧化鋅與石墨烯及其衍生物復合的報道層出

2、不窮。本文針對氧化鋅與石墨烯復合結構的研究熱點，采用水熱法和溶劑熱法制備了氧化鋅-石墨烯納米復合物，并對氧化鋅-石墨烯復合物的形貌及光學性能進行了研究，并分析了其生長機理。還采用機械搭建法構建了氧化鋅-石墨烯微米棒復合結構，研究了石墨烯對氧化鋅微米棒光學性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)以醋酸鋅、氫氧化鈉和氧化石墨為原料，分別采用水熱法和溶劑熱法制備了氧化鋅-石墨烯復合物，并利用SEM、TEM、EDS和XRD等測試手段對復

3、合物形貌結構進行了表征，發(fā)現(xiàn)在水中，氧化鋅生長成了與石墨烯類似的片層狀，并與石墨烯交織在一起;在乙二醇中，氧化鋅聚集成了尺寸比較均一的顆粒狀，分布在少層石墨烯上。此外，還對用兩種方法制備氧化鋅-石墨烯復合物時氧化鋅形貌變化的原因做了分析。
　　(2)以醋酸鋅和氫氧化鈉為原料，乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法制備了納米氧化鋅，并與同樣條件下制備的氧化鋅-石墨烯納米復合物進行了對比。結果表明:當沒有石墨烯時，氧化鋅粒子能夠自由移動，擇優(yōu)生長

4、成六棱柱;當石墨烯存在時，石墨烯阻礙了氧化鋅納米粒子的自由移動，使氧化鋅不能擇優(yōu)生長成六棱柱，而是聚集成了表面不規(guī)則的納米顆粒。與純氧化鋅相比，氧化鋅-石墨烯納米復合物在紫外區(qū)的發(fā)光明顯增強，并有藍移現(xiàn)象。
　　(3)研究了氧化石墨和氫氧化鈉的加入量對氧化鋅-石墨烯納米復合物形貌及光學性能的影響，結果如下:加入氧化石墨的多少對形貌影響不大，但改變了光致發(fā)光的強度;氫氧化鈉有助于減小ZnO顆粒的尺寸，但當濃度過高后，ZnO顆粒會出現(xiàn)

5、嚴重的團聚現(xiàn)象;氫氧化鈉濃度對發(fā)光峰強度和發(fā)光峰峰位都有影響。另外，還分析了溶劑熱法制備氧化鋅-石墨烯納米復合物的反應機理。
　　(4)將采用化學氣相傳輸法制備的氧化鋅微米棒搭建在CVD法制備的石墨烯襯底上，對比了在有無石墨烯的兩種情況下ZnO微米棒的光學性能，發(fā)現(xiàn)雖然是簡單的物理搭建，但是石墨烯對ZnO也產(chǎn)生了很大的影響，具體表現(xiàn)為:提高了ZnO紫外發(fā)光峰的強度和回音壁模激射的品質(zhì)因子，并且對ZnO具有光場限制作用，我們分析其原