石墨烯的可控功能化及其光電性質(zhì)研究.pdf

1、1.報道利用離子液體直接在球磨的作用下對膨脹石墨進行插層，制備了表面帶有離子液體[1-丁基-3-甲基咪唑二（三氟甲基磺酰）酰亞胺]的石墨烯(graphene/[BMIM][Tf2N])，并對其進行相關的性質(zhì)表征。AFM測試結(jié)果表明，該方法可以制備單層的離子液體功能化石墨烯；UV-Vis-NIR結(jié)果表明，graphene/[BMIM][Tf2N]可以均勻的分散在氮甲基吡咯烷酮中，最大濃度可以達到0.1 mg/mL;Raman光譜證明[BM

2、IM][Tf2N]剝離膨脹石墨制備的功能化石墨烯比化學氧化(Hummers)方法制備氧化石墨烯的缺陷少，更完整的保留了石墨烯的sp2共軛平面的尺寸?；趃raphene/[BMIM][Tf2N]為半導體的有機場效應晶體管器件，graphene/[BMIM][Tf2N]表現(xiàn)了雙極電子場效應性質(zhì)，空穴遷移率為0.29cm2V-ls-l，電子遷移率為0.57cm2V-1S-1。
　　 2.報道利用帶氨基的四苯基卟啉通過共價鍵來修飾石墨

3、烯，第一次制備基于石墨烯的分子內(nèi)給體一受體雜化材料。通過紅外、紫外等光譜及顯微成像技術對卟啉功能化石墨烯的結(jié)構(gòu)進行了全面的表征，確認卟啉通過酰胺鍵連接在石墨烯上，為有機分子共價修飾石墨烯提供了一種簡便有效的合成方法。卟啉對石墨烯的化學修飾不僅提高石墨烯的在有機溶劑中的溶解度，而且通過化學鍵引入新的官能團（卟啉），賦予石墨烯新的性質(zhì)。熒光光譜觀察到該雜化材料中石墨烯對卟啉熒光有強烈的粹滅作用。由于卟啉的反飽和吸收、石墨烯的雙光子吸收和非線

4、性散射的效應，使卟啉功能化的石墨烯表現(xiàn)了較C60更加卓越的非線性光學性質(zhì)。
　　 3.制備聚3，4一乙撐二氧噻吩(PEDOT)/磺化石墨烯，發(fā)展了制備磺化石墨烯的方法。該方法在保證了磷化石墨烯在水/有機溶劑中可以分散良好(12mg/mE)的前提下，保持了石墨烯完整的π電子結(jié)構(gòu)。PEDOT/磺化石墨烯表現(xiàn)了優(yōu)異的透光性、導電性、熱穩(wěn)定性及可彎曲性。PEDOT/磺化石墨烯既可以溶于水，也可以溶于有機溶劑。在石英基底上，30-50nm

5、厚的PEDOT/磺化石墨烯薄膜，在400-1800nm波長范圍內(nèi)的透光性大于80％，電導率為0.2 S/cm;在柔性聚甲基丙烯酸甲酯基底上，PEDOT/磺化石墨烯的薄膜導電性0.108 S/cm，薄膜經(jīng)過反復彎曲，PEDOT/磺化石墨烯的薄膜導電性沒有下降。并且該材料的分解溫度為297℃，在穩(wěn)定性等方面該材料也表現(xiàn)了良好的性質(zhì)。
　　 4.發(fā)展了溶液方法制備石墨烯透明電極，并對其導電性、透光性、表面粗糙度等性質(zhì)進行相關表征。將該

6、透明電極應用到有機聚合物光伏電池的透明電極當中，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的透明電極ITO，為制備基于石墨烯透明電極提供了一種有效的方法。此方法制備的石墨烯透明電極在550nm波長處的透光率為69%，方塊電阻為1.79*104Ω/sq，電導率為2.23*101S/cm，平均粗糙度為0.55nm。基于石墨烯透明電極的有機聚合物光伏電池器件在模擬太陽光照射下，.短路電流密度為1.18 mA/em2，開路電壓為0.46 V，填充因子為24.58%，電池的能量

7、轉(zhuǎn)化效率為0.13%。
　　 5.以溶液方法制備柔性全碳電極（石墨烯）有機場效應晶體管及反相器器件；提出溶液制備全碳（石墨烯）器件的新理念。在柔性聚酰亞胺基底上，器件的源/漏/柵極和絕緣層均由溶液制備，半導體層為并五苯。柔性全碳電極并五苯有機場效應晶體管表現(xiàn)的空穴遷移率為0.02cm2V-ls-1，開關比為106。同時對以Si02/Si為基底，金為源/漏電極，半導體層并五苯的對比器件進行了相關性能的表征。實驗證明，這種可溶液制各

8、的、柔性全碳電極有機場效應晶體管的器件性能可以與對比器件性能相媲美。同時，基于全碳電極柔性有機場效應晶體管的反相器器件也表現(xiàn)了非常好的性能。當供給電壓為200V時，反相器的最大增益值為3。當反相器以30°半徑角，沿平行/垂直溝道方向彎曲有機場效應晶體管及反相器器件時，器件的性能較平展時有所變化，但是，當外力去除后，器件恢復到彎曲之前的平展狀態(tài)時，器件的性能可以恢復為初始的器件性能。
　　 6.發(fā)展了溶液方法制備石墨烯/硅薄膜光導