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(shí)驗(yàn)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(dú)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(wú)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(guò)簡(jiǎn)單組裝、原位生長(zhǎng)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(wú)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(shí)制備了ZnO量子點(diǎn)

3、，通過(guò)簡(jiǎn)單組裝的方法，將兩者混合得到了氧化石墨烯/ZnO量子點(diǎn)復(fù)合結(jié)構(gòu)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征同時(shí)討論了二者的復(fù)合機(jī)理。通過(guò)對(duì)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(guò)程。以復(fù)合結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)建MSM紫外光電探測(cè)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(guò)原位生長(zhǎng)的方法，以氧化石墨烯，硝酸銀和檸檬酸鈉為原料通過(guò)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(zhǎng)的過(guò)程及原理。通過(guò)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(guò)程中提供了成核的場(chǎng)所，Ag顆粒的尺寸較為均一。氧化石墨烯的拉曼信號(hào)隨著Ag納米顆粒的沉積而顯著增強(qiáng)，同時(shí)選取羅丹明6G(R6G)作為待檢測(cè)分子，由于R6G分子與氧化石墨烯片之間強(qiáng)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(qiáng)的的耦合電磁場(chǎng)，復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出對(duì)R6G較強(qiáng)的表面拉曼散射信號(hào)增強(qiáng)作用。
　　3

5、、采用分步組裝的方法，首先通過(guò)水熱反應(yīng)使Ag納米顆粒原位生長(zhǎng)到氧化石墨烯片表面，再通過(guò)簡(jiǎn)單混合的方法將ZnO量子點(diǎn)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(guò)對(duì)其形貌進(jìn)行表征，ZnO量子點(diǎn)致密地分布在氧化石墨烯片表面及Ag顆粒周?chē)?。?duì)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(diǎn)，氧化石墨烯/ZnO/Ag納米復(fù)合結(jié)構(gòu)紫外及可見(jiàn)范圍的PL譜強(qiáng)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