石墨烯的可控功能化及其光電性質(zhì)研究.pdf

1、1.報(bào)道利用離子液體直接在球磨的作用下對(duì)膨脹石墨進(jìn)行插層，制備了表面帶有離子液體[1-丁基-3-甲基咪唑二（三氟甲基磺酰）酰亞胺]的石墨烯(graphene/[BMIM][Tf2N])，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的性質(zhì)表征。AFM測(cè)試結(jié)果表明，該方法可以制備單層的離子液體功能化石墨烯；UV-Vis-NIR結(jié)果表明，graphene/[BMIM][Tf2N]可以均勻的分散在氮甲基吡咯烷酮中，最大濃度可以達(dá)到0.1 mg/mL;Raman光譜證明[BM

2、IM][Tf2N]剝離膨脹石墨制備的功能化石墨烯比化學(xué)氧化(Hummers)方法制備氧化石墨烯的缺陷少，更完整的保留了石墨烯的sp2共軛平面的尺寸?；趃raphene/[BMIM][Tf2N]為半導(dǎo)體的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，graphene/[BMIM][Tf2N]表現(xiàn)了雙極電子場(chǎng)效應(yīng)性質(zhì)，空穴遷移率為0.29cm2V-ls-l，電子遷移率為0.57cm2V-1S-1。
　　 2.報(bào)道利用帶氨基的四苯基卟啉通過(guò)共價(jià)鍵來(lái)修飾石墨

3、烯，第一次制備基于石墨烯的分子內(nèi)給體一受體雜化材料。通過(guò)紅外、紫外等光譜及顯微成像技術(shù)對(duì)卟啉功能化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的表征，確認(rèn)卟啉通過(guò)酰胺鍵連接在石墨烯上，為有機(jī)分子共價(jià)修飾石墨烯提供了一種簡(jiǎn)便有效的合成方法。卟啉對(duì)石墨烯的化學(xué)修飾不僅提高石墨烯的在有機(jī)溶劑中的溶解度，而且通過(guò)化學(xué)鍵引入新的官能團(tuán)（卟啉），賦予石墨烯新的性質(zhì)。熒光光譜觀察到該雜化材料中石墨烯對(duì)卟啉熒光有強(qiáng)烈的粹滅作用。由于卟啉的反飽和吸收、石墨烯的雙光子吸收和非線

4、性散射的效應(yīng)，使卟啉功能化的石墨烯表現(xiàn)了較C60更加卓越的非線性光學(xué)性質(zhì)。
　　 3.制備聚3，4一乙撐二氧噻吩(PEDOT)/磺化石墨烯，發(fā)展了制備磺化石墨烯的方法。該方法在保證了磷化石墨烯在水/有機(jī)溶劑中可以分散良好(12mg/mE)的前提下，保持了石墨烯完整的π電子結(jié)構(gòu)。PEDOT/磺化石墨烯表現(xiàn)了優(yōu)異的透光性、導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性及可彎曲性。PEDOT/磺化石墨烯既可以溶于水，也可以溶于有機(jī)溶劑。在石英基底上，30-50nm

5、厚的PEDOT/磺化石墨烯薄膜，在400-1800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透光性大于80％，電導(dǎo)率為0.2 S/cm;在柔性聚甲基丙烯酸甲酯基底上，PEDOT/磺化石墨烯的薄膜導(dǎo)電性0.108 S/cm，薄膜經(jīng)過(guò)反復(fù)彎曲，PEDOT/磺化石墨烯的薄膜導(dǎo)電性沒(méi)有下降。并且該材料的分解溫度為297℃，在穩(wěn)定性等方面該材料也表現(xiàn)了良好的性質(zhì)。
　　 4.發(fā)展了溶液方法制備石墨烯透明電極，并對(duì)其導(dǎo)電性、透光性、表面粗糙度等性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)表征。將該

6、透明電極應(yīng)用到有機(jī)聚合物光伏電池的透明電極當(dāng)中，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的透明電極ITO，為制備基于石墨烯透明電極提供了一種有效的方法。此方法制備的石墨烯透明電極在550nm波長(zhǎng)處的透光率為69%，方塊電阻為1.79*104Ω/sq，電導(dǎo)率為2.23*101S/cm，平均粗糙度為0.55nm?；谑┩该麟姌O的有機(jī)聚合物光伏電池器件在模擬太陽(yáng)光照射下，.短路電流密度為1.18 mA/em2，開路電壓為0.46 V，填充因子為24.58%，電池的能量

7、轉(zhuǎn)化效率為0.13%。
　　 5.以溶液方法制備柔性全碳電極（石墨烯）有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及反相器器件；提出溶液制備全碳（石墨烯）器件的新理念。在柔性聚酰亞胺基底上，器件的源/漏/柵極和絕緣層均由溶液制備，半導(dǎo)體層為并五苯。柔性全碳電極并五苯有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管表現(xiàn)的空穴遷移率為0.02cm2V-ls-1，開關(guān)比為106。同時(shí)對(duì)以Si02/Si為基底，金為源/漏電極，半導(dǎo)體層并五苯的對(duì)比器件進(jìn)行了相關(guān)性能的表征。實(shí)驗(yàn)證明，這種可溶液制各

8、的、柔性全碳電極有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的器件性能可以與對(duì)比器件性能相媲美。同時(shí)，基于全碳電極柔性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的反相器器件也表現(xiàn)了非常好的性能。當(dāng)供給電壓為200V時(shí)，反相器的最大增益值為3。當(dāng)反相器以30°半徑角，沿平行/垂直溝道方向彎曲有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及反相器器件時(shí)，器件的性能較平展時(shí)有所變化，但是，當(dāng)外力去除后，器件恢復(fù)到彎曲之前的平展?fàn)顟B(tài)時(shí)，器件的性能可以恢復(fù)為初始的器件性能。
　　 6.發(fā)展了溶液方法制備石墨烯/硅薄膜光導(dǎo)