石墨烯辅助的硫化锌纳米线光电性能及其调控研究

The graphene/ZnS composite material is of more excellent performance and more extensive in the application than pure ZnS based on it combining the outstanding electrical performance of graphene and the excellent optical performance of ZnS. The relevant research is one of the hot spots of current scientific research and has great research value and application prospects. But, at present, the systematic research of the coupling mechanism between graphene and ZnS is scarce, and changes of their respective properties after the coupling interaction also need further research. Undoubtedly, the solution of these problems will further improve the optoelectronic performance of the composite and accelerate the development of this field. In this project, we will fabricate the graphene/ZnS composite structure based on graphene and ZnS nanowires, and study the electron/energy transfer between them, as well as investigating the changes of their properties after interaction. In addition, this project will explore the experiment method of modulating the optoelectronic performance of graphene. By this way, the optoelectronic performance of the graphene/ZnS composite could be enhanced through controlling the electronic coupling strength between graphene and ZnS. Our research will provide theoretical support and technical reference to the design and application of new type of optoelectronic devices based on graphene and other semiconductor materials.

基于石墨烯与硫化锌的复合材料可将石墨烯突出的电学性能与硫化锌优异的光学性能糅合于一体，从而获得较硫化锌单体材料性能更为优异、应用领域更为广泛的材料。该类研究是当前科学研究的热点之一，具有非常好的研究价值及应用前景。但是，目前对于两者之间耦合机制的系统性研究还十分缺乏，同时对于耦合后两者之间的性质变化也需要深入探讨，而这些问题的解决将能进一步提升该复合材料光电性能并加速该领域的发展。本项目将石墨烯与硫化锌纳米线相结合，构建石墨烯/硫化锌纳米线复合材料体系，研究石墨烯与硫化锌纳米线之间的电荷及能量转移机制，以及相互作用所导致的两者性能变化。此外，本项目还将探讨调控石墨烯材料光电性能的实验方法，通过调控石墨烯与硫化锌纳米线之间的电子耦合强度来提升该复合材料的光电性能，为石墨烯/半导体复合的新型光电子器件的设计及应用提供理论支撑与技术参考。

基于石墨烯与硫化锌的复合材料可将石墨烯突出的电学性能与硫化锌优异的光学性能糅合于一体，从而获得较硫化锌单体材料性能更为优异、应用领域更为广泛的材料。该类研究是当前科学研究的热点之一，具有非常好的研究价值及应用前景。基于此，本项目进行了以下研究：.（1）利用气相传输法在镀金的硅片衬底上制备了硫化锌纳米线，通过SEM、TEM及XRD等测试方法和手段对制备的硫化锌纳米线的形貌和结构等进行分析和表征，同时研究了其双光子吸收过程。另外，采用简单的热蒸发方法制备了一维硫化锌纳米带和锰元素掺杂的硫化锌纳米带。光学吸收光谱表明，纯硫化锌纳米带的光学吸收带边缘与掺杂锰的硫化锌纳米带相比，表现出明显的蓝移。.（2）石墨烯材料制备及其性能调控研究方面：采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯材料，再通过调控超声剥离的时间和功率进而获得不同尺寸的单层或者少层的氧化石墨烯片；随后以这些氧化石墨烯薄片为基本构建原料，借助水/汽界面为平台自组装制备了一系列的氧化石墨烯基功能结构，如薄膜、纤维、亚微米棒及纳米棒等，并探索了它们相应的形成机理，为氧化石墨烯自组装及材料的相关应用提供了有益参考。.（3）石墨烯/氧化锌复合材料制备、光学性质研究及光催化应用研究方面：采用简便的水热法及分层组装方法制备了不同种类的复合材料，并研究了复合材料的光学性质变化。复合材料结合了石墨烯优异的光学、电学性质及氧化锌材料稳定的化学性质及光学特性，使得复合材料具有许多新奇的优异特性，尤其在光催化降解水体当中有机污染物方面，可将有机污染物降解为水、二氧化碳等无毒无害物质。研究内容和结论对于改善水体状况，提升广大人民群众的健康生活水平具有明显的积极意义和重大的研究应用价值。