石墨烯/半导体量子点纳米复合材料中石墨烯尺寸效应研究

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。

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、Mössbauer、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。