收藏本站
《天津大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

石墨烯的功能化及其光电性能研究

张学全  
【摘要】:石墨烯自2004年被发现以来便以其优异的性能而引起了广泛关注。作为一种零带隙的半导体材料,石墨烯具有极高的载流子迁移率和特殊的输运特性,在场效应晶体管、光伏电池、液晶显示等领域具有应用前景。本文以氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)为研究对象,采用多种功能化方法对其进行化学和物理修饰,并研究其各项光电性能,为其在光电子器件领域的应用提供依据。 采用改性Hummers法制备了在极性溶剂中具有良好分散性的单层GO,片层厚度0.9~1.1 nm,尺寸从几百纳米到几微米,表面呈褶皱结构,红外光谱与X射线能谱分析表明GO表面带有羟基、羧基、环氧基等含氧基团。采用肼可控还原GO,还原后其层间距减小,虽然无法完全恢复到石墨态,但RGO的共轭结构得到部分恢复,电导率提高到0.15 S/m。 通过超分子自组装方法分别制备了GO与萘酞菁(NPc)及偶氮苯的杂化材料。光谱分析表明GO与NPc及偶氮苯之间π-π相互作用较强,荧光发生了明显的猝灭,表明存在由NPc或者偶氮苯向GO的电子或能量转移。当GO与NPc的质量比达到1:6时,其光谱发生明显变化,推断两者完全复合,复合后材料具有明显的光电流响应。在紫外光照下,RGO表面的偶氮苯生色团具有快速可逆的光致异构化性能,光照下材料的电导明显增强,表明在材料内部存在快速有效的电子转移。 采用共价接枝的方法将偶氮苯衍生物联接到石墨烯表面,制备了紫外光响应性偶氮苯接枝石墨烯(GO-AZO)杂化材料,共价键合作用改变了GO原有的片层结构,片层易于团聚,在较小区间内存在短程有序结构。光谱分析发现偶氮苯与GO之间存在较强的电子相互作用,使其吸收峰发生红移,荧光发生猝灭,荧光寿命缩短。接枝到石墨烯上的偶氮苯生色团具有可逆的光致异构化行为,且异构化速率降低。在紫外光照射下杂化材料的光电转换特性的结果显示:当偶氮苯的异构化速率较低时,可通过紫外光可逆调控石墨烯片层的导电性能;当异构化速率较高时,材料在紫外光照下具有快速可逆的光电流响应,开/关电流比8,响应时间500 ms,这是由于在GO-AZO体系内部存在有效的电子给体-受体结构,可以实现光生载流子的快速转移与传输。 通过溶液共混及真空抽滤法制备了细菌纤维素/氧化石墨烯(BC/GO)复合薄膜,红外光谱显示GO上的含氧基团与BC上的羟基等具有强烈的相互作用,改变了BC原有的分子内及分子间氢键构成,GO的加入使BC的结晶度下降。BC/GO复合膜具有良好的机械性能,其杨氏模量和断裂强度均有提高。将GO在BC基体中原位还原,当RGO的含量为1 wt%时,其电导率与BC相比提高6个数量级。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN304

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王亚平;石墨烯/聚酰亚胺纳米复合材料的制备与性能研究[D];东华大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王罗新;王晓工;;偶氮苯顺反异构化机理研究进展[J];化学通报;2008年04期
2 宋克敏,路文义,武风林,高淑英;制备低硫可膨胀石墨的研究[J];无机材料学报;1994年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 傅玲;氧化石墨和聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料的制备、表征及应用研究[D];湖南大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵天涛;胡庆梅;张丽杰;全学军;;一株从矿化垃圾中分离的纤维弧菌[J];重庆理工大学学报(自然科学);2011年06期
2 于仁光,乔小晶;纳米复合材料——可膨胀石墨的合成及应用[J];材料导报;2003年S1期
3 李江波;胡文成;董东;;CdS掺杂研究进展[J];材料导报;2008年S1期
4 胡伟立;陈仕艳;王华平;;细菌纤维素模板合成研究进展[J];材料导报;2008年S1期
5 蔡志江;;细菌纤维素纳米复合物的研究进展[J];材料导报;2010年03期
6 赵梓年;刘家祺;;BC/CMC复合材料的制备与性能研究[J];材料工程;2009年S2期
7 杨丽华,翟彤宇,冯硕,宋克敏;以浓硝酸为插入剂制备无硫可膨胀石墨[J];河北农业大学学报;2000年03期
8 王玲,宋克敏,翟彤宇,杨丽华;制备低硫可膨胀石墨的新工艺[J];河北农业大学学报;2003年04期
9 魏来;黄玉安;张积桥;张世远;唐涛;徐铮;沈俭一;黄润生;;Ni-P/膨胀石墨复合材料的制备及电磁屏蔽性能[J];磁性材料及器件;2011年02期
10 张秀菊;陈文彬;林志丹;姚佳;;细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能[J];材料研究学报;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 董凤霞;刘文;刘红峰;;纳米纤维素的制备及应用[A];中国造纸学会第十五届学术年会论文集[C];2012年
2 谢海明;周德凤;周丹;王荣顺;;Sn石墨层间化合物的合成及表征[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闫俊;碳/氧化锰复合材料的制备及电化学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李红娟;LDHs基纳米复合材料的制备及其电容性能研究[D];陕西师范大学;2010年
3 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
4 冯玉红;微生物纤维素及其氧化衍生物的合成与性能研究[D];昆明理工大学;2008年
5 黄金堂;基于激光干涉技术的微纳结构制造研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 杨加志;细菌纤维素杂化纳米材料的制备及性能研究[D];南京理工大学;2011年
7 徐彬;新型碳纳米材料在电化学传感和超级电容器中的应用研究[D];华南理工大学;2011年
8 刘鹤;纤维素纳米晶体及其复合物的制备与应用研究[D];中国林业科学研究院;2011年
9 原长洲;碳纳米管基复合材料的制备、表征及其超电容特性研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 耿家青;高分子—氧化钛纳米杂化膜的制备与初步应用[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾伟;ITO/NPB/Alq_3/LiF/Al有机电致发光器件光电特性研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 夏露;利用甲醇废水制备细菌纤维素的研究[D];东华大学;2010年
3 温祝亮;石墨烯修饰电极材料的制备及其应用[D];江南大学;2011年
4 黄华;基于氧化石墨烯的自组装材料的制备与表征[D];武汉理工大学;2011年
5 江薇;单层氮化硼类石墨烯结构的电子结构和磁性的第一性原理研究[D];西南大学;2011年
6 陈文彬;细菌纤维素复合材料的光催化和抗菌性能研究[D];暨南大学;2011年
7 陈君娜;细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜的生物合成及其性能的研究[D];山东轻工业学院;2011年
8 李收;微生物发酵法生产纤维素酶[D];山东轻工业学院;2011年
9 于长江;细菌纤维素醚化反应研究[D];海南大学;2011年
10 吴敏;水溶性多糖对生物合成细菌纤维素的影响[D];海南大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡源,张蕤,徐加艳,宋磊,范维澄;聚丙烯酰胺/氧化石墨纳米复合材料的研究[J];材料科学与工艺;2003年04期
2 王彪;孙广平;孙国恩;何晓峰;刘景江;;聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料的热性能和流变性能[J];高分子学报;2006年03期
3 王平华,徐国永;插层法制备聚合物基纳米复合材料研究进展[J];高分子材料科学与工程;2003年06期
4 李小辉;袁新华;曹顺生;胡杰;盛维琛;刘政;;超声波原位插层制备硅树脂/蒙脱土纳米复合材料[J];高分子材料科学与工程;2010年12期
5 颜红侠,梁国正,马晓燕,黄英;聚酰亚胺无机纳米杂化材料[J];高分子通报;2003年06期
6 吴寅;Ali Nazakat;张秋禹;程博;;聚酰亚胺胶粘剂改性技术研究进展[J];中国胶粘剂;2011年06期
7 徐颖;周华;程先华;;碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能[J];江苏大学学报(自然科学版);2011年02期
8 胡福增,郑安呐;缩聚系树脂的开发应用现状及展望[J];金山油化纤;1998年02期
9 廖学明;宋志祥;佘万能;屈秀宁;刘良炎;;聚酰亚胺的合成和应用[J];粘接;2008年10期
10 张欣;吴宜勇;何世禹;;聚酰亚胺表面化学改性的红外光谱研究[J];河北工业科技;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 黄毅;梁嘉杰;张龙;许艳菲;王燕;马延风;李飞飞;陈永胜;;石墨烯—聚合物高性能复合材料的制备及性质研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄孝华;新型功能性聚酰亚胺的合成与性能研究[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周静;氧化石墨烯和石墨烯的制备、表征与应用[D];南京大学;2011年
2 刘丽媛;光电功能性聚酰亚胺的合成及其性能表征[D];南京邮电大学;2011年
3 张焕焕;聚酰亚胺纳米复合材料制备及性能研究[D];河北工业大学;2011年
4 朱小影;聚酰亚胺/多壁碳纳米管杂化薄膜的制备及力学性能研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
5 吴敏杰;石墨烯制备、表征及其在聚合物复合材料中应用[D];浙江工业大学;2011年
6 李恩;含羧基聚酰亚胺环氧导电胶粘剂[D];东华大学;2012年
7 孙自淑;光敏聚酰亚胺的合成与性能研究[D];安徽理工大学;2006年
8 李小辉;原位插层硅树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能[D];江苏大学;2009年
9 费斐;酚羟基聚酰亚胺改性环氧树脂及其固化动力学研究[D];东华大学;2010年
10 沈乐欣;新型氨基硅氧烷化合物及其聚酰亚胺的合成[D];中国地质大学(北京);2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐加艳,胡源,宋磊,王清安,范维澄;聚乙烯醇/氧化石墨插层纳米复合材料的结构和热分析(英文)[J];安全与环境学报;2001年05期
2 童基均,陈裕泉;共轭导电聚合物及其在传感器中的应用[J];传感技术学报;2003年03期
3 杨志建,蔡谨,袁中一;导电聚合物生物传感器的研究进展[J];传感器技术;2003年10期
4 吴秋菊,薛志坚,漆宗能,王佛松;具有伸展链构象聚苯胺/蒙脱土混杂纳米复合物的合成与表征[J];高分子学报;1999年05期
5 朱结东,廖明义,李杨,徐宏德;原位插层聚合制备聚丁二烯/蒙脱土纳米复合材料的结构与性能研究[J];高分子学报;2003年04期
6 陈光明,李强,漆宗能,王佛松;聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究进展[J];高分子通报;1999年04期
7 王纪孝,马建标,何炳林;生物电化学传感器中的聚合物材料[J];高分子通报;1999年02期
8 柯满竹,陈文,徐庆,郑锦霞,麦立强;聚合物-过渡金属氧化物纳米复合阴极材料的研究进展[J];功能材料;2003年01期
9 杨红梅,郑强;熔融插层制备聚合物层状硅酸盐纳米复合材料研究进展[J];功能材料;2003年03期
10 丁智,张俊峰;聚吡咯在生物医学领域中的应用[J];国外医学.生物医学工程分册;2002年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张文毓;全识俊;;石墨烯应用研究进展[J];传感器世界;2011年05期
2 杨云慧;罗文超;冯亚娟;华梅;赵晓慧;;基于石墨烯/铂纳米颗粒复合材料的过氧化氢无酶传感器的研制[J];云南师范大学学报(自然科学版);2011年04期
3 史永胜;李雪红;宁青菊;宁磊;陈阳阳;;石墨烯的制备及表征研究进展[J];电子元件与材料;2010年12期
4 ;美科学家设计出简便快速的纳米电线制造方法 只需加热即可将氧化石墨烯转为导电物质[J];光机电信息;2010年06期
5 树华;;石墨烯纳米丝电路[J];物理;2010年08期
6 连锦明,童庆松,陈前火;膨胀石墨形成过程电子显微研究[J];电子显微学报;2002年05期
7 江兴;;美科学家设计出简便快速的纳米电线制造方法[J];半导体信息;2010年06期
8 庞渊源;;石墨烯在半导体光电器件中的应用[J];液晶与显示;2011年03期
9 姚志东;陆肖励;;圆盘锯齿型石墨烯量子点的电子结构研究[J];长春大学学报;2011年06期
10 袁帅;王丹;白明泽;魏照林;蒙平;豆育升;;偶氮苯调控DNA解链的机理研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张学全;冯奕钰;封伟;;氧化石墨烯电导率的紫外光调控研究(英文)[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
2 赵东林;谢卫刚;白利忠;沈曾民;;石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 许震;高超;;有序多孔石墨烯纤维及三维组装体[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
4 陈鹏磊;刘鸣华;;卟啉、石墨烯在微乳体系或界面上的组装:从结构调控到超分子手性及光催化性能的调控[A];中国化学会第28届学术年会第15分会场摘要集[C];2012年
5 白鑫;翟滢皓;邢妍;张勇;;石墨烯/聚合物复合材料的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 张学全;封伟;冯奕钰;;偶氮苯功能化石墨烯的光开关性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
7 周天楠;陈枫;邓华;张琴;傅强;;氧化石墨烯的还原及壳聚糖纳米复合材料的性能[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 王玉婷;谢鸿峰;程镕时;;环氧树脂/石墨烯纳米复合物的固化行为研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 刘红丽;王宇辉;周晓东;胡继明;;氧化石墨烯猝灭荧光高灵敏检测半胱氨酸[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年
10 高超;阚兰艳;胡晓珍;许震;;石墨烯基二维分子刷[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 记者 陶加;氧化石墨烯新工艺打开应用新空间[N];中国化工报;2011年
2 常丽君;为纳米设备充电的装置在美问世[N];科技日报;2011年
3 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年
4 马亚伦 王本伦 樊文伟;潜江国际甲壳素会议成果丰硕[N];湖北日报;2010年
5 本报记者 雷李平;中国宝安的“石墨烯谎言”:“年前还没开始做试验”[N];21世纪经济报道;2011年
6 刘霞;“超级沙”可高效吸附水中重金属离子[N];科技日报;2011年
7 CNE记者 赵坤;石墨烯:备受争议的“神奇”材料[N];中国电力报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张学全;石墨烯的功能化及其光电性能研究[D];天津大学;2011年
2 贾丽萍;石墨烯基复合材料的制备及其在电化学分析中的应用[D];苏州大学;2013年
3 刘智勇;基于氧化石墨烯/聚合物光伏特性的研究[D];北京交通大学;2011年
4 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年
5 于欣欣;石墨烯的表面调控及其表面增强拉曼效应[D];中国科学技术大学;2012年
6 陈建丽;氧化石墨烯的功能化及其衍生物、复合物的制备与性能研究[D];吉林大学;2013年
7 李冬杰;碳基复合材料制备及性能研究[D];天津大学;2009年
8 王璐;团簇与氧化石墨烯的结构、电子性质和储氢特性[D];大连理工大学;2011年
9 张佳利;化学还原氧化石墨烯及其衍生物的制备、性质和应用研究[D];上海交通大学;2011年
10 李冰;基于氧化石墨烯的光电功能材料设计制备与性质研究[D];东北师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董树梅;氧化石墨烯改性及其环氧树脂复合材料的制备研究[D];华东理工大学;2011年
2 李程;基于功能化氧化石墨烯检测肿瘤标志物及抗肿瘤药靶向传递的研究[D];西南大学;2013年
3 同鑫;石墨烯的制备及其复合电极材料储锂性能研究[D];西北大学;2011年
4 杨勇辉;石墨烯的制备、表征及机理研究[D];西南科技大学;2011年
5 黄桥;石墨在氧化还原过程中结构的演变及电学性能研究[D];西南科技大学;2012年
6 何潺;氧化石墨烯及石墨烯基半导体复合物的制备与表征[D];吉林大学;2012年
7 胡晓炜;基于氧化石墨烯/聚苯胺的生物传感器[D];安徽大学;2013年
8 朱金辉;有机小分子共价修饰氧化石墨烯及其宽带光限幅性能研究[D];华东理工大学;2011年
9 张帅;石墨烯基纳米材料的合成、表征及在生物中的应用[D];苏州大学;2012年
10 苏鹏;氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能研究[D];西北大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026