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《安徽大学》 2011年
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石墨烯/二氧化钛复合薄膜的制备及光电性质研究

李改  
【摘要】:石墨烯(Graphene)是继碳纳米管、富勒烯球之后的又一重大发现。石墨烯因其出色的力学性能、电学性能和热学性能使得它在纳米电子器件、电池电极材料、场发射材料、储氢材料以及超灵敏传感器等领域有广阔的应用前景。石墨烯与Ti02的复合可以改善太阳能电池的性能,是该领域的研究热点。 本论文以Ti02溶胶为基质,以浸渍—提拉的方式制备多种石墨烯复合薄膜。采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线(EDX)、紫外—可见光谱(UV-vis)等测试技术对所得薄膜进行表征,探讨电荷转移机理及影响因素,研究各种薄膜的光电转换性质。 主要研究内容如下: 1. Graphene/TiO2纳米复合薄膜的制备及其光电性质 将氧化石墨烯掺入TiO2溶胶中,以浸渍—提拉的方式制成多孔薄膜后再进行还原处理,在导电玻璃上得到Graphene/TiO2复合薄膜。采用XRD、SEM、EDX、UV-vis等测试技术对所得薄膜进行表征。以紫外灯作为光源,在电化学工作站上测试了各种薄膜的光电转换性质,探讨了复合薄膜层数对光电性质的影响,以及薄膜电荷转移机理。结果表明:Graphene/TiO2复合薄膜的光电性质优于Graphene Oxide/TiO2薄膜和纯Ti02薄膜,当薄膜为单层时光电流最大。 2. Ag/Graphene/TiO2纳米复合薄膜的制备及其光电性质 将氧化石墨烯掺入Ti02溶胶中,以浸渍—提拉的方式制成多孔薄膜后再进行还原处理,在导电玻璃上得到石墨烯/Ti02复合薄膜。然后利用AgNO3溶液与水合肼的界面反应将Ag沉积到石墨烯/Ti02薄膜表面,制备了Ag/Graphene/ TiO2复合薄膜。采用XRD、SEM、EDX、UV-vis等测试技术对所得薄膜进行表征。分别以紫外灯和氙灯作光源,在电化学工作站上测试了各种薄膜的光电转换性质,探讨了氧化石墨烯的加入量对薄膜光电性质的影响,以及薄膜中电荷转移机理。结果表明:Ag/Graphene/TiO2复合薄膜的光电性质优于Graphene /TiO2薄膜和纯Ti02薄膜,在Ti02溶胶中加入1 m1浓度为1 mg/mL的氧化石墨烯时所得薄膜光电流最大。 3. CdS/Graphene/TiO2纳米复合薄膜的制备及其光电性质研究 将氧化石墨烯掺入Ti02溶胶中,以浸渍—提拉的方式制成多孔薄膜后再进行还原处理,在导电玻璃上得到石墨烯/Ti02复合薄膜。然后利用Cd(NO3)2与Na2S溶液的界面反应将CdS沉积到石墨烯/Ti02薄膜表面,制备了CdS/Graphene/TiO2复合薄膜。采用XRD、SEM、EDX、UV-vis等测试技术对所得薄膜进行表征。以氙灯作光源,在电化学工作站上测试了各种薄膜的光电转换性质,探讨了薄膜表面CdS的含量对复合薄膜光电化学性能的影响,以及薄膜中电荷转移机理。结果表明:CdS/Graphene/TiO2复合薄膜的光电性质优于Graphene/TiO2薄膜和纯Ti02薄膜,0.1 mol/L Na2S和0.1 mol/L Cd(NO3)2溶液在Graphene/TiO2薄膜表面反应所制得的CdS/Graphene/TiO2复合薄膜有较好的光电效应。
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