本文關(guān)鍵詞：面向能量存儲和光電轉(zhuǎn)化應(yīng)用的復(fù)合碳納米材料，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自2004年石墨烯首次被發(fā)現(xiàn)以來,它引起了極大的研究興趣,在納米電子器件、氣體傳感器、能量存儲及復(fù)合材料等領(lǐng)域有光明的應(yīng)用前景。為了更好的發(fā)展石墨烯在光電領(lǐng)域上的應(yīng)用,除了通過化學(xué)修飾和物理吸附手段賦予石墨烯光電響應(yīng)之外,將石墨烯零維化從而得到一種具有強熒光的碳材料,同樣引起了廣泛的關(guān)注。本論文主要以石墨烯,碳量子點(C dots)等納米復(fù)合材料的設(shè)計,合成,修飾及光電性質(zhì)為主,探討了以石墨烯和碳點為主體的不同納米復(fù)合材料的制備,并研究其能量存儲和光電轉(zhuǎn)化性能。研究工作從功能化石墨烯復(fù)合材料及C dots的制備展開,分別制備了自由基促進轉(zhuǎn)化的石墨烯、光敏分子修飾的石墨烯、Cdots/CdS量子點雜化薄膜和光活性分子邊緣修飾的C dots復(fù)合材料,探索了這些納米復(fù)合材料在發(fā)光、能量存儲、光電轉(zhuǎn)化及光催化性質(zhì)上應(yīng)用。本論文的研究主要包括以下四個部分：1.提出了自由基促進制備化學(xué)修飾的還原氧化石墨烯的新方法。利用過氧化苯甲酰加熱生成的苯自由基來有效的促進氧化石墨烯的還原,并同時在石墨烯表面修飾了苯官能團,這個過程在不需要任何傳統(tǒng)還原劑的條件下實現(xiàn)了苯自由基消除氧化石墨烯表面的含氧官能團。這個工作展示了一種制備還原石墨烯的新方法。而且,苯基所修飾的氧化石墨烯作為鋰離子電極材料顯示出了非常優(yōu)異的性能。2.我們制備了釕吡啶分子修飾的光活性石墨烯復(fù)合物,并探究了其光催化和超級電容器應(yīng)用。我們以石墨烯為基底制備了兩種石墨烯復(fù)合物,分別在其邊緣共價修飾釕吡啶有機分子和鄰二氮雜菲配體得到G-RuP和G-P,通過紫外、紅外、SEM和TEM等表征手段驗證RuP分子成功修飾在石墨烯的表面,并且G-RuP在可見光照射下可以有效的發(fā)生電子-空穴的分離,我們將該復(fù)合材料作為光催化劑并測試了其超級電容器性能。3.合成了N,S共摻雜的C dots,并通過層層組裝的方法制備了N,S-Cdots/CdS異質(zhì)結(jié)雜化薄膜,研究了該異質(zhì)結(jié)薄膜的光電轉(zhuǎn)化和光催化應(yīng)用。通過這個方法得到的薄膜可以形成緊密的接觸,有利于電子-空穴的分離和載流子的傳輸,從而得到2.6 mA/cm2的光電流值,我們將這種雜化薄膜作為高效的光催化劑可用于硝基化合物的還原。還原過程溫和快速,還原過程中采用的光源是3W的LED燈,對于能源的節(jié)約和環(huán)境的保護都很有意義。作為一個新型雜化薄膜,除了在光催化還原上的應(yīng)用之外,在太陽能電池、氣體傳感器和光檢測器等方面的應(yīng)用提供了新的設(shè)計思路和實驗方法。4.我們制備了釕吡啶修飾的N-C dots-RuP,并研究了其光致發(fā)光性質(zhì)。通過紫外、紅外、拉曼、AFM和XRD等對其表面結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)進行了表征和研究,修飾后的C dots在溶解性和紫外吸收峰位上都有了很大的改變,溶解性上N-C dots-RuP從水溶性向油溶性進行轉(zhuǎn)變,在紫外光譜上的吸收范圍也延伸到可見光區(qū),并且在紫外光的照射下,發(fā)射白光,這為制備白光LED器件提供了新的材料。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 化學(xué)修飾 C dots 光催化 超級電容器 白光發(fā)射
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;TB33
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-57
• 1.1 石墨烯13-44
• 1.1.1 石墨烯的功能化14
• 1.1.2 石墨烯的共價修飾14-28
• 1.1.3 石墨烯的非共價修飾28-31
• 1.1.4 功能化石墨烯的應(yīng)用31-44
• 1.1.5 石墨烯的展望44
• 1.2 碳量子點44-55
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)45-46
• 1.2.2 光學(xué)性質(zhì)46-49
• 1.2.3 電化學(xué)性質(zhì)49
• 1.2.4 體外和體內(nèi)的毒性49-50
• 1.2.5 合成方法50-52
• 1.2.6 表面修飾52-53
• 1.2.7 應(yīng)用53-55
• 1.3 本論文的研究意義和選題思路55-57
• 第二章 自由基促進氧化石墨的還原與修飾57-69
• 2.1 引言57-58
• 2.2 實驗部分58-60
• 2.2.1 實驗試劑和表征手段58-59
• 2.2.2 實驗步驟59-60
• 2.3 結(jié)果與討論60-68
• 2.4 本章小結(jié)68-69
• 第三章 光活性石墨烯的制備與應(yīng)用研究69-88
• 3.1 引言69-70
• 3.2 實驗部分70-75
• 3.2.1 實驗試劑和表征手段70-71
• 3.2.2 合成步歘71-74
• 3.2.3 電化學(xué)檢測方法74-75
• 3.3 實驗結(jié)果與討論75-87
• 3.3.1 XRD 表征75-76
• 3.3.2 光學(xué)性質(zhì)表征76-77
• 3.3.3 XPS 表征77-78
• 3.3.4 G-RuP用作化催化劑78-80
• 3.3.5 G-RuP和G-P的吸脫附曲線和孔隙分布80-82
• 3.3.6 形貌表征82-83
• 3.3.7 超級電容器性能測試83-86
• 3.3.8 交流阻抗測試86
• 3.3.9 G-RuP的光電化學(xué)響應(yīng)和循環(huán)伏安測試86-87
• 3.4 本章小結(jié)87-88
• 第四章 C dots/CdS異質(zhì)結(jié)的可控制備及其在可見光催化中的應(yīng)用88-105
• 4.1 引言88-90
• 4.2 實驗部分90-92
• 4.2.1 實驗試劑和表征手段90
• 4.2.2 實驗過程90-92
• 4.3 結(jié)果與討論92-104
• 4.3.1 C dots形貌和XPS表征93
• 4.3.2 GO的形貌和XPS表征93-94
• 4.3.3 光學(xué)性質(zhì)表征94-96
• 4.3.4 Mott-Schottky測試96-97
• 4.3.5 異質(zhì)結(jié)薄膜的AFM形貌表征97-98
• 4.3.6 異質(zhì)結(jié)薄膜的SEM形貌表征98-99
• 4.3.7 異質(zhì)結(jié)薄膜的光學(xué)性質(zhì)表征99-100
• 4.3.8 異質(zhì)結(jié)薄膜的光電化學(xué)和交流阻抗檢測100-102
• 4.3.9 光催化性能檢測102-104
• 4.3.10 光催化劑穩(wěn)定性測試104
• 4.4 本章小結(jié)104-105
• 第五章 白光發(fā)射的碳點復(fù)合物105-116
• 5.1 引言105-106
• 5.2 實驗部分106-108
• 5.2.1 實驗試劑和表征手段106
• 5.2.2 N-摻雜碳點的制備方法106-107
• 5.2.3 碳點復(fù)合物N-C dots-RuP的合成方法107-108
• 5.3 結(jié)果與討論108-115
• 5.3.1 N-C dots的形貌表征和尺寸分布108-109
• 5.3.2 N-C dots的XPS表征和光學(xué)性質(zhì)表征109-110
• 5.3.3 紅外數(shù)據(jù)表征110-111
• 5.3.4 N-C dots-RuP形貌表征111-112
• 5.3.5 N-C dots-RuP的XRD測試和光學(xué)性質(zhì)表征112-113
• 5.3.6 光學(xué)照片113-114
• 5.3.7 熒光發(fā)射和CIE色度數(shù)據(jù)114-115
• 5.4 本章小結(jié)115-116
• 第六章 討論與展望116-118
• 參考文獻118-143
• 在學(xué)期間的研究成果143
• 致謝143

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1 吳振奕,楊森根,林永生,程大典,詹夢熊;碳60·雙二苯基膦乙烷合鈀的合成和光電轉(zhuǎn)化性能[J];無機材料學(xué)報;2005年06期

2 孫瓊;孫先淼;李陽;董立峰;;氮摻雜二氧化鈦納米棒陣列的制備和光電轉(zhuǎn)化性能表征[J];中國科技論文;2013年09期

3 梁曉琴;安忠維;陳新兵;陳沛;;取代聯(lián)噻吩染料敏化劑的合成與光伏性能[J];精細化工;2013年09期

4 劉，

本文編號：430039