石墨烯基熒光復(fù)合材料的制備及性能.pdf

1、石墨烯因具有良好的導(dǎo)電能力和高的機(jī)械強(qiáng)度,使石墨烯基熒光復(fù)合材料在太陽(yáng)能電池器件、LED顯示器等很多領(lǐng)域表現(xiàn)出美好的應(yīng)用前景。本研究采用了一步水熱合成等方法制備了氧化石墨烯與有機(jī)熒光分子、棒狀納米晶體、微球狀半導(dǎo)體晶體以及核/殼式半導(dǎo)體納米晶體復(fù)合材料。利用透射電鏡、掃描電鏡、紅外光譜儀等儀器對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析、表征和測(cè)試,并對(duì)其熒光性能及光催化降解RhB進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。
　　采用改進(jìn)的Hummers法制備了氧化石墨烯

2、載體。TEM和AFM分析表明氧化石墨烯厚度為1nm左右。通過對(duì)氧化石墨烯的酰氯化改性,與異硫氰酸熒光素(FITC)復(fù)合形成石墨烯基有機(jī)熒光素GO-FITC復(fù)合材料。熒光發(fā)射光譜顯示該復(fù)合材料的熒光相對(duì)于純FITC發(fā)生了7nm的藍(lán)移與一定程度的猝滅,經(jīng)分析表征證實(shí)其為GO與FITC之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移所致。對(duì)FITC和GO-FITC復(fù)合材料進(jìn)行了光降解RhB的活性檢驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料在15min內(nèi)對(duì)RhB產(chǎn)生明顯的降解效果。只是最終溶液

3、中仍殘留有FITC。
　　利用水相法與水熱法相結(jié)合的方法制備了半胱氨酸(L-cysteine)穩(wěn)定的棒狀CdTe納米晶體。以酰氯化的氧化石墨烯為載體,通過共價(jià)鍵連接得到GO-CdTe復(fù)合材料。TEM表征顯示,CdTe納米棒長(zhǎng)度為200-300nm,直徑為20nm左右。CdTe的熒光性能在復(fù)合之后發(fā)生完全猝滅,通過密度泛函理論分析認(rèn)為猝滅的原因是由于長(zhǎng)度和直徑比較大的CdTe納米棒受到激發(fā)后與GO發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。純CdTe納米棒與GO

4、-CdTe復(fù)合材料的光催化降解RhB實(shí)驗(yàn)表明二者的光催化能力較弱,反應(yīng)4h后即失去催化活性。此因半胱氨酸穩(wěn)定的CdTe納米棒容易在可見光下發(fā)生光腐蝕與團(tuán)聚所致。
　　采用水熱一步法在氧化石墨烯表面原位生長(zhǎng)CdS微球制備了RGO-CdS復(fù)合材料。SEM與TEM分析顯示CdS微球在600nm作用,且在氧化石墨烯表面分散均勻。熒光光譜顯示,復(fù)合材料具有較強(qiáng)的熒光發(fā)射,分別在560nm和610nm處有發(fā)射峰。復(fù)合材料在75min內(nèi)將RhB

5、降解了99％,且重復(fù)三次后仍然具有很高的催化活性,表現(xiàn)出較強(qiáng)的光催化能力,且RGO-CdS的光催化效率大于純的CdS微球。態(tài)密度理論分析認(rèn)為,催化能力提高的原因是氧化石墨烯在復(fù)合材料中既可以作為催化劑的載體,又可以有效的分離光生電子與空穴,阻止了激子發(fā)生復(fù)合,進(jìn)而提高了光催化能力。
　　通過兩步水相法得到核/殼式CdTe/CdS納米半導(dǎo)體晶體。以氧化石墨烯為載體,通過化學(xué)偶聯(lián)將CdTe/CdS與GO復(fù)合形成GO-CdTe/CdS復(fù)