水溶性染料敏化石墨烯纳米复合物制备及其光伏性质的研究

论文摘要

本文制备了氧化石墨烯单层原子层晶体并对其结构进行了表征。还介绍了一种通过亚甲基蓝复合来制备能长期稳定保存的还原石墨烯单原子层晶体分散体系的方法。并对这种石墨烯-亚甲基蓝纳米复合物的结构以及光伏性质进行了研究。通过吸光光谱和核磁共振的研究证实了存在于亚甲基蓝和石墨烯之间的π-π相互作用。对该纳米复合物的荧光光谱和电化学研究显示,亚甲基蓝和石墨烯之间存在电子转移以及光诱导电子转移现象。而这种现象所导致的纳米复合物的光伏性质由其薄膜在光电化学电池中的光电流响应现象予以体现。实验证明了,该纳米复合物中存在一种推拉电子的偶极结构,亚甲基蓝起到了电子供体而石墨烯起到了电子受体的作用。该纳米复合物在光电收集和传感领域有潜在的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 第一章 前言
• 1.1 石墨烯简介
• 1.1.1 单层碳原子晶体,一种不可能存在的材料
• 1.1.2 石墨烯的优越性能
• 1.1.3 石墨烯的应用前景
• 1.2 石墨烯的制备方法
• 1.2.1 外延生长法
• 1.2.2 机械剥离法
• 1.2.3 气相沉积法
• 1.2.4 化学氧化法
• 1.2.5 化学氧化法制备石墨烯的优势
• 1.3 氧化石墨烯
• 1.3.1 石墨的氧化
• 1.3.2 氧化石墨的性质
• 1.4 石墨烯的改性及其应用
• 1.4.1 石墨烯的共价键接枝改性
• 1.4.2 石墨烯的非共价键改性
• 1.5 本文的研究意义及内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 试剂与器材
• 2.2 制备方法
• 2.2.1 氧化石墨烯的制备
• 2.2.2 亚甲基蓝敏化石墨烯纳米复合物的制备
• 2.3 表征手段以及方法
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 单层石墨烯晶体的制备与表征
• 3.1.1 红外光谱与拉曼光谱表征
• 3.1.2 形貌与厚度表征
• 3.1.3 X射线衍射晶体结构表征
• 3.1.4 含氧量表征
• 3.1.5 小结
• 3.2 亚甲基蓝敏化石墨烯纳米复合物制备与结构表征
• 3.2.1 纳米复合物的制备
• 3.2.2 纳米复合物的结构表征
• 3.2.3 亚甲基蓝与石墨烯晶体之间的π-π作用力的研究
• 3.2.4 小结
• 3.3 亚甲基蓝敏化石墨烯纳米复合物的光伏性质
• 3.3.1 亚甲基蓝与石墨烯之间的电子转移研究
• 3.3.2 纳米复合物薄膜的光伏效应
• 3.3.3 光伏效应的机理讨论
• 3.3.4 小结
• 第四章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢