基于氧化石墨烯的B-C-N-O雜化材料研究.pdf

1、石墨烯奇特的量子效應引起了科學界巨大的興趣。作為二維單原子層，石墨烯屬于零帶隙半導體，導電性極好，對電磁波呈反射特性，因此吸收電磁波的能力受到限制。然而，硼、氮摻雜石墨烯，即石墨烯與氮化硼有機結合，能夠生成帶隙可調(diào)的B-C-N雜化材料，具有可調(diào)的光、電特性，有望開發(fā)出新型的納米吸收劑與發(fā)光材料。所謂雜化材料是由兩種納米或分子級別成分組成的均勻混合物，除體現(xiàn)出兩種成分之間的特性外，還可能出現(xiàn)一些新的耦合特性。氧化石墨烯是保留石墨烯二維骨架

2、的重要衍生物，具有豐富的含氧官能團，因此具有良好的反應活性，可以作為基材與硼、氮試劑反應獲得 B-C-N雜化材料。
　　本文采用改進型Hummers法制備了水溶性好、含氧量較高（34 At.％）的氧化石墨烯，單層厚度為1.0nm。以氧化石墨烯為原料，與硼酸、尿素反應制備二維 B-C-N層狀材料并研究了其吸波性能。結果顯示在石墨烯表面有h-BN微區(qū)。經(jīng)氨氣二次處理，B-C-N樣品中 h-BN含量增加，帶隙變寬，層間距和摻雜缺陷變大，

3、介電常數(shù)下降，阻抗匹配性增強。氨氣處理前，樣品在層厚1.8 mm、頻率11.28 GHz時出現(xiàn)反射率谷值（-28.0 dB）；而氨氣處理后，樣品在層厚為1.6 mm、頻率15.28 GHz時出現(xiàn)反射率谷值（-33.6 dB）。以氧化石墨烯為原料，與氨硼烷反應制備了不同比例二維 B-C-N層狀復合材料，呈“三明治”式交替組裝結構。提高氨硼烷比例，h-BN含量增加，帶隙變寬，介電常數(shù)下降，阻抗匹配性增加。當原料比GO:AB=1:1時，產(chǎn)物在

4、6-18 GHz范圍內(nèi)對雷達波吸收效果均較好；樣品在層厚1.6 mm、頻率15.28 GHz時出現(xiàn)反射率谷值（-40.5 dB）。以氧化石墨烯為原料，與硼酸、尿素共混，在空氣中高溫燒結制備了B-C-N-O光致發(fā)光材料。在一定范圍內(nèi)，處理溫度越低，氧化石墨烯含量越高，所得雜化材料的帶隙越寬。所制備的材料能夠實現(xiàn)全色譜熒光可調(diào)，并首次實現(xiàn)了一步法制備發(fā)射白光的B-C-N-O熒光粉。在發(fā)光過程中，石墨烯網(wǎng)絡骨架提供電子傳輸平臺。氮化硼摻雜進入