石墨烯-金屬硫化物半導(dǎo)體復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、我國石墨資源儲量豐富、分布廣泛，以廉價的天然鱗片石墨為原料，制備高性能石墨烯及其復(fù)合材料已成為研究熱點(diǎn)。石墨烯具有獨(dú)特的蜂窩狀表面結(jié)構(gòu)、良好的光學(xué)透過率和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，是很有潛力的光電功能材料。半導(dǎo)體納米晶具有尺寸和化學(xué)組成可調(diào)的光學(xué)性質(zhì)，在光電方面具有潛在的應(yīng)用，但半導(dǎo)體納米晶表面能高而易團(tuán)聚，在光電應(yīng)用中受到限制。基于此，將金屬硫化物半導(dǎo)體顆粒負(fù)載在石墨烯片層上，可阻止半導(dǎo)體顆粒團(tuán)聚，同時石墨烯高的電子遷移率促使電子與空穴分離，能

2、有效地提高石墨烯/半導(dǎo)體復(fù)合材料的性能。本論文旨在合成石墨烯/ZnS與石墨烯/ZnxCd1-xS半導(dǎo)體復(fù)合材料，并探究其電化學(xué)性能及光電性能。研究內(nèi)容分為以下兩個部分：
　?。?）以97.5％的天然鱗片石墨為原料，采用氫氟酸提純法，制得含碳量為99.49%的高碳石墨。以高碳石墨為原料，采用Hummers制備氧化石墨。進(jìn)一步采用化學(xué)還原法制備石墨烯。以氧化石墨為載體，分別以乙二醇和乙二胺為反應(yīng)溶劑，以硫化鈉和硫脲為硫源，采用溶劑熱法

3、制備石墨烯/ZnS復(fù)合材料。利用X射線衍射分析（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）表征手段分析復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌特征；利用三電極體系對制得的石墨烯/ZnS復(fù)合材料作循環(huán)伏安測試（CV）、交流阻抗測試（EIS）與瞬時光電流測試（i-t），研究復(fù)合材料的電化學(xué)性能與光電性能。測試結(jié)果顯示，以乙二醇為溶劑，以硫脲為硫源制得的石墨烯/ZnS復(fù)合材料的性能最為優(yōu)異，其比電容值為35.10F/g，光電流值約為1.186×10-5A/cm2。

4、>　?。?）在石墨烯/ZnS二元復(fù)合材料基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)Zn/Cd的比值，分別采用水熱與溶劑熱法制備石墨烯/ZnxCd1-xS三元復(fù)合材料。XRD結(jié)果顯示，水熱法制得的石墨烯/ZnxCd1-xS三元復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)為六方相，溶劑熱法制得的石墨烯/ZnxCd1-xS三元復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)隨著Zn含量的增加，由六方相向立方相轉(zhuǎn)變。CV與i-t測試結(jié)果顯示，石墨烯/ZnxCd1-xS三元復(fù)合材料的比電容值與瞬時光電流值隨著鋅含量的增加逐漸增