量子點(diǎn)-納米碳復(fù)合材料的可控合成、表征及光電性能研究.pdf

1、近年來,由納米碳材料和半導(dǎo)體量子點(diǎn)構(gòu)成的納米復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于開發(fā)新一代高性能光電轉(zhuǎn)換材料與器件。PbS量子點(diǎn)因具有帶隙小、波爾半徑大和近紅外響應(yīng)等特征而倍受關(guān)注。另一方面,由于量子點(diǎn)光生電子和空穴不易分離,人們通常把量子點(diǎn)和納米碳材料制備成復(fù)合結(jié)構(gòu)。在眾多納米碳材料中,石墨烯(RGO)和碳納米管(CNT)具有大的比表面積和良好的導(dǎo)電性而備受關(guān)注。將納米碳材料和量子點(diǎn)結(jié)合在一起,充分利用兩種材料的獨(dú)特性能,成為構(gòu)筑高性能光電納米

2、器件的重要途徑之一。
　　本文首先采用金屬有機(jī)法合成PbS量子點(diǎn)、PbSxSe1-x固溶體量子點(diǎn),并研究了不同反應(yīng)條件下 PbS量子點(diǎn)和 PbSxSe1-x固溶體量子點(diǎn)的形貌和尺寸特征。X射線衍射(XRD)、掃描(SEM)和透射電子顯微(TEM)分析結(jié)果表明:所制備的納米顆粒分布均勻,結(jié)晶性較好。利用紫外-可見-近紅外吸收和熒光光譜研究材料的光物理性能,發(fā)現(xiàn)所制備的單質(zhì)量子點(diǎn)和固溶體量子點(diǎn)均有近紅外吸收,并且可以通過納米尺寸效應(yīng)(

3、量子限域效應(yīng))和成分調(diào)控實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)的能帶剪裁。對于單一成分的PbS量子點(diǎn),通過控制反應(yīng)條件可以改變量子點(diǎn)的尺寸和形貌,進(jìn)而調(diào)控半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)(帶隙和帶邊)。對于PbSxSe1-x固溶體半導(dǎo)體量子點(diǎn),在保持納米顆粒大小一致的情況下可以通過改變組分x的含量,來調(diào)控半導(dǎo)體材料的能帶納米。
　　其次,利用簡單可控的機(jī)械混合法,分別制備了納米復(fù)合材料QDs/MWCNT和QDs/RGO,并對其形貌、結(jié)構(gòu)、光物理性能及光電性能進(jìn)行了研究

4、。TEM測試結(jié)果表明:量子點(diǎn)(PbS、PbSxSe1-x)與納米碳材料(MWCNT和RGO)具有良好的結(jié)合;通過調(diào)整量子點(diǎn)與納米碳材料的質(zhì)量比,可調(diào)控量子點(diǎn)在納米碳材料表面的負(fù)載量。紫外-可見-近紅外吸收顯示納米碳材料與量子點(diǎn)復(fù)合之后,將吸收光譜拓展到近紅外區(qū)域。熒光測試發(fā)現(xiàn),與單純的量子點(diǎn)相比,QDs/MWCNT和QDs/RGO復(fù)合結(jié)構(gòu)的熒光強(qiáng)度和壽命都明顯降低,表明量子點(diǎn)和納米碳材料(MWCNT和RGO)之間發(fā)生了快速的電子轉(zhuǎn)移,從