石墨烯及納米銀-石墨烯復(fù)合薄膜的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯，一種由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)碳質(zhì)材料，自從2004年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已在實(shí)驗(yàn)科學(xué)和理論科學(xué)上受到了極大的關(guān)注。由于具有特殊的納米結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)性能，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，石墨烯及石墨烯基材料在電子學(xué)、光學(xué)、傳感器、催化等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛能。本論文主要以化學(xué)修飾后的氧化石墨烯為前驅(qū)體，通過(guò)靜電自組裝工藝制備石墨烯薄膜，并對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，獲得制備結(jié)構(gòu)和性能良好薄膜的最佳工藝條件;同時(shí)以納

2、米銀粒子對(duì)薄膜進(jìn)行修飾，探究納米銀粒子對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)及性能的影響規(guī)律;此外，通過(guò)原位還原法制備納米銀/石墨烯復(fù)合材料并研究其拉曼增強(qiáng)效應(yīng)。主要內(nèi)容如下:
　　 1.靜電自組裝制備石墨烯薄膜。首先采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨烯。該氧化石墨烯具有較高的氧化程度，可以均勻分散在水中形成穩(wěn)定的懸浮液。通過(guò)靜電自組裝工藝，交替沉積氧化石墨烯和聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDDA)獲得氧化石墨烯/PDDA薄膜。經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚磉€原即可

3、獲得石墨烯薄膜。結(jié)果顯示采用該工藝可以制備出均勻生長(zhǎng)的石墨烯薄膜，并且薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能與薄膜的層數(shù)有關(guān)，并可以通過(guò)控制沉積次數(shù)來(lái)調(diào)控。
　　 2.交替沉積氧化石墨烯與硝酸銀制備納米銀/石墨烯復(fù)合薄膜。依托于靜電自組裝工藝，利用硝酸銀溶液替代PDDA可以獲得銀離子/氧化石墨烯薄膜。利用熱處理還原同時(shí)將銀離子和氧化石墨烯分別還原為納米銀和石墨烯。與純的石墨烯薄膜相比，該復(fù)合薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能同時(shí)得到提高。由于納米銀不僅可以存在

4、于石墨烯薄膜上，也可以存在于兩層石墨烯片層之間，因此納米銀一方面可以阻止石墨烯片層的團(tuán)聚或重新堆砌，減少薄膜的缺陷，提供更多電子傳輸?shù)耐ǖ?，增?qiáng)石墨烯薄膜的電學(xué)性能;另一方面該納米銀在片層上形成半島狀結(jié)構(gòu)，平均尺寸約140nm，這樣的納米銀具有出色的減反射作用，可以提高石墨烯薄膜的光學(xué)性能。
　　 3.交替沉積納米銀溶膠與氧化石墨烯制備納米銀/石墨烯復(fù)合薄膜。為了引入更多的納米銀粒子于石墨烯薄膜中，改變?cè)?，首先制備出帶正電荷?/p>

5、納米銀/PDDA溶膠，替代硝酸銀溶液制備納米銀/石墨烯復(fù)合薄膜。結(jié)果顯示，半島狀，平均顆粒尺寸為85nm的納米銀粒子均勻的分散在石墨烯片層上。對(duì)比于用硝酸銀制備的薄膜，納米銀在復(fù)合薄膜中的含量得到顯著的提高。同時(shí)復(fù)合薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能也得到明顯的提高。
　　 4.柔性納米銀/石墨烯復(fù)合薄膜的制備及拉曼增強(qiáng)效應(yīng)的研究。以氧化石墨烯和硝酸銀為前驅(qū)體，乙二醇為還原劑，利用水熱法原位還原制備納米銀/石墨烯復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有很好的