【摘要】：石墨烯是由單層碳原子以sp2雜化形式連接構(gòu)成正六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),由于具有獨特的二維結(jié)構(gòu)使得石墨烯具有較好的透光性、優(yōu)異的導(dǎo)電性、極高的抗拉強度和熱導(dǎo)率等優(yōu)異的物理化學(xué)性能,因而成為當(dāng)下的研究熱點。近年來,研究表明石墨烯基的復(fù)合材料具有許多特殊性能和潛在應(yīng)用。Zn O作為一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,制備簡單、成本低廉,化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特點,被廣泛應(yīng)用于發(fā)光器、光催化、光探測器、發(fā)光器件和太陽能電池等領(lǐng)域。而Zn O中光生電子-空穴對的快速復(fù)合限制了其性能。石墨烯具有較高的比表面和電導(dǎo)率,石墨烯與Zn O復(fù)合有助于其性能的提升,因而研究Zn O-石墨烯復(fù)合材料具有重大意義。本文首先利用改進的Hummers法制備氧化石墨,然后利用制得的氧化石墨通過水熱法和水浴加熱法制備Zn O-石墨烯復(fù)合材料。利用XRD、SEM、TEM、Raman、XPS、FTIR等表征分析了產(chǎn)物的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和形貌,光電性能。結(jié)果表明利用改進的Hummers法可以制備具有較高氧化程度的氧化石墨。而水熱合成的Zn O-石墨烯復(fù)合材料中,氧化石墨被還原成了石墨烯。TEM測試結(jié)果表明成功制得了Zn O@Graphene準核殼結(jié)構(gòu)材料。然后,利用制備的兩種ZnO-石墨烯的復(fù)合材料進行光催化降解染料甲基橙(MO)和羅丹明B(Rh B)的實驗。光催化結(jié)果表明復(fù)合材料與Zn O相比,具有更好的光催化活性。在Zn O-石墨烯復(fù)合材料中,石墨烯具有較高的比表面,更易于吸附染料分子,而且石墨烯具有優(yōu)異的電子傳輸性能,便于光生電子-空穴的分離和遷移,有利于提升光催化性能。此外,由于石墨烯是零帶隙材料,因而復(fù)合材料與Zn O相比,能夠吸收可見光波段,可以提高太陽能的利用率,有助于光催化性能的提升。最后,將ZnO-石墨烯復(fù)合材料制備成紫外探測器,利用電化學(xué)工作站測試器件性能,測試結(jié)果表明利用Zn O-石墨烯復(fù)合材料制備的紫外探測器是光電導(dǎo)型探測器。探測器的光響應(yīng)速率和響應(yīng)度與Zn O基的紫外探測器相比都有所提升�；赯n O-石墨烯復(fù)合材料的紫外探測器的上升時間為5.5 s,下降時間為13.4 s。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

圖 1-1 石墨烯構(gòu)建富勒烯、碳納米管和石墨[11]介晶體結(jié)構(gòu)層的石墨片層，理想的石墨烯結(jié)構(gòu)是由碳原子及碳鍵形成的二維蜂巢狀的正六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖 1子都與周圍 3 個碳原子通過 sp2雜化的 σ 鍵相連，C-C 鍵長 1.42 ，鍵角為 120°，電子組態(tài)為 1s22s2具有很強的剛性[12]。在垂直于晶面的方向上，剩的 p 軌道一起形成共軛大 π 鍵，π 電子可以在晶體良的導(dǎo)電性。

圖 1-1 石墨烯構(gòu)建富勒烯、碳納米管和石墨[11]體結(jié)構(gòu)的石墨片層，理想的石墨烯結(jié)構(gòu)是由碳原子及成的二維蜂巢狀的正六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖都與周圍 3 個碳原子通過 sp2雜化的 σ 鍵相連-C 鍵長 1.42 ，鍵角為 120°，電子組態(tài)為 1s2有很強的剛性[12]。在垂直于晶面的方向上， p 軌道一起形成共軛大 π 鍵，π 電子可以在晶的導(dǎo)電性。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 洪菲;周立群;黃瑩;宋荷娟;王婷;羅辛茹;伍珍;;改進Hummers法化學(xué)合成石墨烯及其表征[J];化學(xué)與生物工程;2012年05期

2 田國輝;陳亞杰;馮清茂;;拉曼光譜的發(fā)展及應(yīng)用[J];化學(xué)工程師;2008年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉進;氧化鋅/石墨烯納米復(fù)合材料的制備及光電性能研究[D];西北大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李海力;ZnO納米材料的水熱法制備及其光催化性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：2740189