石墨烯-金屬硫化物半導體復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合材料已成為研究熱點。石墨烯具有獨特的蜂窩狀表面結構、良好的光學透過率和優異的導電性能，是很有潛力的光電功能材料。半導體納米晶具有尺寸和化學組成可調的光學性質，在光電方面具有潛在的應用，但半導體納米晶表面能高而易團聚，在光電應用中受到限制?；诖?，將金屬硫化物半導體顆粒負載在石墨烯片層上，可阻止半導體顆粒團聚，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/半導體復合材料的性能。本論文旨在合成石墨烯/ZnS與石墨烯/ZnxCd1-xS半導體復合材料，并探究其電化學性能及光電性能。研究內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。進一步采用化學還原法制備石墨烯。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）表征手段分析復合材料的結構和形貌特征；利用三電極體系對制得的石墨烯/ZnS復合材料作循環伏安測試（CV）、交流阻抗測試（EIS）與瞬時光電流測試（i-t），研究復合材料的電化學性能與光電性能。測試結果顯示，以乙二醇為溶劑，以硫脲為硫源制得的石墨烯/ZnS復合材料的性能最為優異，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二元復合材料基礎上，通過調節Zn/Cd的比值，分別采用水熱與溶劑熱法制備石墨烯/ZnxCd1-xS三元復合材料。XRD結果顯示，水熱法制得的石墨烯/ZnxCd1-xS三元復合材料的晶體結構為六方相，溶劑熱法制得的石墨烯/ZnxCd1-xS三元復合材料的晶體結構隨著Zn含量的增加，由六方相向立方相轉變。CV與i-t測試結果顯示，石墨烯/ZnxCd1-xS三元復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