氨基酸改性氧化石墨烯的制備及光電性能的研究.pdf

1、氧化石墨烯（GO）是石墨烯常見(jiàn)的一種衍生物。因?yàn)檫吘売兄罅康暮豕倌軋F(tuán)，譬如羧基、羥基、環(huán)氧基等，使得GO在水、乙醇等溶劑里分散性較好。石墨烯或者GO在光電器件上是較有前景的下一代透明導(dǎo)電薄膜。為了得到好的器件性能，電極與活性層要有較好的能級(jí)匹配，這樣能夠提高電子或者空穴的傳輸速率。然而，GO的功函數(shù)大約為5.3eV，石墨烯的功函數(shù)大約為4.7eV，它們不能與大多數(shù)的活性材料的分子能級(jí)匹配。所以，調(diào)控石墨烯或者GO的功函數(shù)對(duì)于將它應(yīng)用

2、在光電器件中應(yīng)用具有重要的意義。在之前的報(bào)道中，氨基酸作為一種偶極子已經(jīng)用來(lái)調(diào)控銦錫金屬氧化物薄膜（ITO）的功函數(shù)，因?yàn)樗谋砻媾紭O子作用，應(yīng)用在光電器件里已經(jīng)取得了較好的性能。本文主要的研究?jī)?nèi)容是用一種溫和環(huán)保的方法將氨基酸接枝在氧化石墨烯上，旨在改變它的功函數(shù)。主要內(nèi)容如下：
　　GO通過(guò)改良的Hummers方法制得，制備的GO與氯乙酸鈉反應(yīng)，使得GO邊緣的羥基轉(zhuǎn)變?yōu)轸然?。羧基化的GO在65 ℃經(jīng)過(guò)亞硫酰氯（SOCl2）活化

3、24h，得到GOCl（酰氯化的氧化石墨烯）。然后GOCl與氨基酸在二甲基甲酰胺（DMF）中于90℃反應(yīng)24h，得到氨基酸改性后的氧化石墨烯（GO-AA）。GO或者GO-AA經(jīng)過(guò)一系列的表征手段，表明氨基酸與GO以共價(jià)鍵的方式結(jié)合得到GO-AA。GO的功函數(shù)為5.3eV，GO-AA的功函數(shù)被調(diào)控到大約為4.0～4.5eV。
　　然后，將制得的GO-AA與聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯烯磺酸（PEDOT:PSS）復(fù)合，該復(fù)合物的功函

4、數(shù)都低于4.5eV。將該復(fù)合物的懸浮液懸涂制得大約為20nm厚的薄膜，該薄膜的透光率能達(dá)到85％以上，最高電導(dǎo)率能達(dá)到1749S·cm-1。
　　以ITO/GO-AA的薄膜為陰極制得有機(jī)太陽(yáng)能電池，在相同的工藝條件下，ITO/GO-AA做陰極的器件的短路電流密度（JSC）、開(kāi)路電壓（VOC）、光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）和外量子效率（EQE）較空白對(duì)比的器件稍高，說(shuō)明低功函數(shù)的GO-AA能夠起到提高電子收集速率的作用。尤其是當(dāng)以ITO/