石墨烯/半导体量子点(G/SQDs)纳米复合材料由于其光电性能,已经展现出在光电转换、光催化等领域中的潜在应用价值。在现有的文献报导中,用于制备G/SQDs复合材料的Graphene均为微米级、金属属性。而随着Graphene尺寸的减小,将表现出明显的尺寸效应,其属性将由金属属性向半导体属性转变,这必将影响G/SQDs纳米复合材料的光电性能。目前,G/SQDs纳米复合材料中的Graphene尺寸效应研究鲜有报道。本课题拟以G/CdSe-QDs纳米复合材料为研究对象,以"Graphene尺寸大小-G/QDs间光电子的转移-光电性能-有机染料的光降解"之间关系为研究思路,研究不同Graphene尺寸下,CdSe-QDs-Graphene间的光电子转移过程,探讨G/SQDs复合材料中的Graphene尺寸效应及内在机制,以期获得光电性能优异的G/SQDs纳米复合材料。
TiO2;Graphene;Photocatalysis;Combustion;Magnetic
本研究提出了一种新的简单方法-燃烧法,制备了石墨烯-半导体复合材料,采用XRD、SEM、TEM、FTIR、Raman、UV-vis、PL、M?ssbauer、XPS等手段,研究了材料制备条件对材料结构、光学性质、光催化等性能的影响,揭示了其中机理,为高性能石墨烯-半导体复合光催化剂的构建提供了一定的理论依据。 现总结如下(1)首次采用燃烧法,制备出了TiO2-、AFe2O4-和CdS-Graphene复合材料;(2)在燃烧过程中,通过控制温度,可以避免氧化石墨烯的氧化,一步实现纳米颗粒的形成和氧化石墨烯的还原;(3)采用燃烧法,还成功制备了可磁性分离的、具有光催化活性的氧化铁/半导体纳米颗粒/石墨烯复合材料;(4)通过将石墨烯与半导体纳米粒子复合,材料的光催化性能得到大幅提高,其中机制是a、石墨烯优异的吸附性能加快了染料分子向材料活性点的扩散,加快了光催化反应;b、石墨烯优异的导电性可以接收半导体颗粒中产生的光电子,降低了电子空穴的复合机率,提高了光催化性能。 基于项目资助,发表论文16篇(其中SCI 10篇),申请专利4项,获授权专利1项,培养硕士研究生5人。