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还原氧化石墨烯及氧化石墨烯/ZnO复合物的制备及其光、电性能研究

【摘要】:石墨烯是一种由sp~2杂化碳原子组成的二维片层,它具有非凡的力、热、电学性质,长期以来一直成为理论研究中的一个热点,2004年以后也成为实验研究中的一个活跃领域。制备石墨烯主要有微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉积法和化学还原氧化石墨烯法。由于化学还原氧化石墨烯法操作简单、可大批量生产石墨烯而被广泛关注,然而,目前使用的还原剂毒性大、不环保,所以发展一种绿色环保,又可在各领域应用的制备单层石墨烯的实验方法是十分必要的。氧化石墨烯是电绝缘材料,含有大量的含氧官能团,其极易溶于极性溶剂中,可以通过化学修饰的方法将氧化石墨烯转变为光、电活性材料,另外,氧化石墨烯可以与其他功能性材料混合或者复合从而获得具有超凡功能性材料。 本论文中,我们提出了一种简单易行、可重复制备单层和少数几层还原氧化石墨烯的实验方法,成功制备了单层石墨烯,并且对所获得的样品进行了电学测试;利用一种非常简单环保的溶剂热法制备了发光的还原氧化石墨烯纳米片(30-50nm),当激发波长为300-500nm时,还原氧化石墨烯纳米片表现出明显的激子发射现象;利用不同金属离子与发光的还原氧化石墨烯中光生电子的不同相互作用,引起还原氧化石墨烯发光强度的变化不同,对有毒重金属离子进行检测;制备了氧化石墨烯/ZnO复合材料,在紫外光激发下,复合材料中产生的电子-空穴对被有效分离,在外加电场下电荷发生集中和转移,研究了复合材料的光电性质。本论文的研究将为石墨烯基纳米材料的应用提供必要的实验基础和理论依据。

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