氧化鋅-石墨烯納米復(fù)合物的制備及其光學(xué)性能研究.pdf

1、氧化鋅是一種優(yōu)良的半導(dǎo)體氧化物，在光電子學(xué)、生物學(xué)以及化學(xué)等領(lǐng)域都表現(xiàn)出了獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，例如顯著的量子限域效應(yīng)、優(yōu)良的壓電性和光催化活性等，多年來一直是納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。自2004年石墨烯首次被報(bào)道以來，持續(xù)受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注，因其具有很高的理論比表面積和透明度，以及良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)性能，可應(yīng)用于太陽能薄膜電池、液晶顯示屏等，在環(huán)境及能源領(lǐng)域更是有著巨大的應(yīng)用前景。近年來，關(guān)于氧化鋅與石墨烯及其衍生物復(fù)合的報(bào)道層出

2、不窮。本文針對(duì)氧化鋅與石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，采用水熱法和溶劑熱法制備了氧化鋅-石墨烯納米復(fù)合物，并對(duì)氧化鋅-石墨烯復(fù)合物的形貌及光學(xué)性能進(jìn)行了研究，并分析了其生長(zhǎng)機(jī)理。還采用機(jī)械搭建法構(gòu)建了氧化鋅-石墨烯微米棒復(fù)合結(jié)構(gòu)，研究了石墨烯對(duì)氧化鋅微米棒光學(xué)性能的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)以醋酸鋅、氫氧化鈉和氧化石墨為原料，分別采用水熱法和溶劑熱法制備了氧化鋅-石墨烯復(fù)合物，并利用SEM、TEM、EDS和XRD等測(cè)試手段對(duì)復(fù)

3、合物形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)在水中，氧化鋅生長(zhǎng)成了與石墨烯類似的片層狀，并與石墨烯交織在一起;在乙二醇中，氧化鋅聚集成了尺寸比較均一的顆粒狀，分布在少層石墨烯上。此外，還對(duì)用兩種方法制備氧化鋅-石墨烯復(fù)合物時(shí)氧化鋅形貌變化的原因做了分析。
　　(2)以醋酸鋅和氫氧化鈉為原料，乙二醇為溶劑，采用溶劑熱法制備了納米氧化鋅，并與同樣條件下制備的氧化鋅-石墨烯納米復(fù)合物進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:當(dāng)沒有石墨烯時(shí)，氧化鋅粒子能夠自由移動(dòng)，擇優(yōu)生長(zhǎng)

4、成六棱柱;當(dāng)石墨烯存在時(shí)，石墨烯阻礙了氧化鋅納米粒子的自由移動(dòng)，使氧化鋅不能擇優(yōu)生長(zhǎng)成六棱柱，而是聚集成了表面不規(guī)則的納米顆粒。與純氧化鋅相比，氧化鋅-石墨烯納米復(fù)合物在紫外區(qū)的發(fā)光明顯增強(qiáng)，并有藍(lán)移現(xiàn)象。
　　(3)研究了氧化石墨和氫氧化鈉的加入量對(duì)氧化鋅-石墨烯納米復(fù)合物形貌及光學(xué)性能的影響，結(jié)果如下:加入氧化石墨的多少對(duì)形貌影響不大，但改變了光致發(fā)光的強(qiáng)度;氫氧化鈉有助于減小ZnO顆粒的尺寸，但當(dāng)濃度過高后，ZnO顆粒會(huì)出現(xiàn)

5、嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象;氫氧化鈉濃度對(duì)發(fā)光峰強(qiáng)度和發(fā)光峰峰位都有影響。另外，還分析了溶劑熱法制備氧化鋅-石墨烯納米復(fù)合物的反應(yīng)機(jī)理。
　　(4)將采用化學(xué)氣相傳輸法制備的氧化鋅微米棒搭建在CVD法制備的石墨烯襯底上，對(duì)比了在有無石墨烯的兩種情況下ZnO微米棒的光學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)雖然是簡(jiǎn)單的物理搭建，但是石墨烯對(duì)ZnO也產(chǎn)生了很大的影響，具體表現(xiàn)為:提高了ZnO紫外發(fā)光峰的強(qiáng)度和回音壁模激射的品質(zhì)因子，并且對(duì)ZnO具有光場(chǎng)限制作用，我們分析其原