石墨烯/金属硫化物半导体复合材料的制备及性能研究

发布时间：2024-04-12 00:17

　　我国石墨资源储量丰富、分布广泛,以廉价的天然鳞片石墨为原料,制备高性能石墨烯及其复合材料已成为研究热点。石墨烯具有独特的蜂窝状表面结构、良好的光学透过率和优异的导电性能,是很有潜力的光电功能材料。半导体纳米晶具有尺寸和化学组成可调的光学性质,在光电方面具有潜在的应用,但半导体纳米晶表面能高而易团聚,在光电应用中受到限制。基于此,将金属硫化物半导体颗粒负载在石墨烯片层上,可阻止半导体颗粒团聚,同时石墨烯高的电子迁移率促使电子与空穴分离,能有效地提高石墨烯/半导体复合材料的性能。本论文旨在合成石墨烯/ZnS与石墨烯/ZnxCd1-xS半导体复合材料,并探究其电化学性能及光电性能。研究内容分为以下两个部分:(1)以97.5%的天然鳞片石墨为原料,采用氢氟酸提纯法,制得含碳量为99.49%的高碳石墨。以高碳石墨为原料,采用Hummers制备氧化石墨。进一步采用化学还原法制备石墨烯。以氧化石墨为载体,分别以乙二醇和乙二胺为反应溶剂,以硫化钠和硫脲为硫源,采用溶剂热法制备石墨烯/ZnS复合材料。利用X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征手段分析复合材料的结构和形貌特征;利用三电极体...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1石墨晶体的平面层结构（a）和层间结构（b）

武汉理工大学硕士学位论文量约占世界总储量70%以上[5]。在全国范围内分布相对集中，便于开采，主布在黑龙江、山东、内蒙、湖北、四川五个省。.2.2石墨的结构及性质石墨的化学组成元素为碳，常温下以单质形式存在于自然界，与金刚石纳米管、C60等互为碳的同素异形体，具有典型的六方....

图1-2石墨烯与富勒烯、碳纳米管和石墨的结构关系示意图

武汉理工大学硕士学位论文窝状[11]，是由单层碳原子以sp2杂化连接的，基本结构单元苯六元环结构。这些强的C-C键使单层石墨烯成为世上最薄[12,13]，其厚度仅有一个碳原子层的厚度，为0.35nm。然而自片是很难在自然界中完整独立存在的，而是由一层呈密集态巢晶体点阵....

图1-3化学还原法制备石墨烯示意图

武汉理工大学硕士学位论文（4）化学还原法化学还原法是利用强氧化剂，如高锰酸钾等，将天然石墨经过插层、剥离、氧化阶段氧化为氧化石墨，再利用还原剂，如水合肼、硼氢化钠等，将氧化石墨经过超声处理、化学还原阶段制备石墨烯。与石墨相比，氧化石墨是一种亲水性物质，拥有大量的羟基、羧基等功能....

图2-1实验研究方案

武汉理工大学硕士学位论文第2章实验研究方案和测试分析方法本章节主要介绍本实验采用的研究方案、实验表征涉及到的测试方法以及测试材料的制备方法。实验制得的材料微观结构和形貌表征通过X射线衍射（XRD）分析和扫描电子显微镜（SEM）分析来完成；材料的电化学性能测试采用循环伏....

本文编号：3951367