錫氧化物納米材料和氧化石墨烯基復合材料的制備及光學性能.pdf

1、近年來，隨著經濟的快速發(fā)展和人口數(shù)量的不斷增加，環(huán)境污染問題更加嚴重，解決環(huán)境污染問題受到人們的高度重視。SnO2是一種N型半導體，室溫下禁帶寬度大約是3.5eV，表現(xiàn)出良好的化學、電學和光學性能，這些優(yōu)勢使得SnO2在諸如光催化劑、氣敏器件、鋰離子電池電極材料、染料敏感電池、超級電容器、透明導電薄膜以及其他光電器件方面具有巨大的應用價值。同時，石墨烯是由C原子組成的正六邊形構成的單層C原子層，也由于其優(yōu)秀的電學和光學性能使得其在諸如光

2、電探測器、光學調節(jié)器件、超快激光器等光電器件方面擁有著巨大的潛在應用價值。
　　眾所周知，納米材料的粒子尺寸、形貌、生長方向和結晶度對納米材料以及由此材料設計而成的器件的光學和電學性能具有相當大的影響，因此，在諸如SnO2和石墨烯的零維量子點、納米帶、納米棒、納米片、層狀結構等各種尺寸和形貌的設計和制備方面，已經得到了廣泛的研究。
　　在本文中，我們主要研究了花狀氧化錫異質結構對R6G的光催化性能以及其光學性能，并且研究了三

3、明治結構氧化石墨烯與Ag納米顆粒的復合結構對于四氯聯(lián)苯的SERS性能。具體內容如下:
　　通過水熱法在180℃，18小時水熱條件下一步合成空心花狀納米結構SnO和Sn3O4Ⅱ型異質結構。然后分別在300℃、400℃、500℃、600℃、700℃溫度下退火研究其相變以及光催化性能。研究表明，在退火溫度升高時，SnO逐漸轉化為Sn3O4，并且在退火溫度升至500℃時，SnO和Sn3O4Ⅱ型異質結構轉化為Sn3O4和SnO2的Ⅰ型異質結

4、構，在退火溫度升至700℃時，所得樣品主要由SnO2構成。進一步對所得樣品和AmoP25的光催化性能進行比較和研究發(fā)現(xiàn)SnO和Sn3O4Ⅱ型異質結構的樣品的光催化性能最好，光催化效率是2.3×10-3min-1。這是由于Ⅱ型異質結構SnO/Sn3O4對電子和空穴具有很強的分離能力。
　　在第一個工作的基礎上，研究了合成的樣品和經過400℃、600℃和700℃退火處理樣品的光學性能，并對錫氧化物的結構相變進行了仔細討論。研究表明，原

5、位合成的樣品主要由SnO和Sn3O4構成，并且含有微量的SnO2。隨著退火溫度的升高，樣品主要成份轉化為Sn3O4和SnO2。拉曼測試譜進一步表明，SnO(Sn3O4)大約在420℃轉化為SnO2，帶邊吸收譜表明SnO、Sn3O4和SnO2的帶邊大概是2.8eV、2.1～2.3eV，3.4～3.6eV，PL譜表明所有的樣品都有420nm、450nm、470nm、495nm和530nm的發(fā)光峰，經過700℃退火的樣品在377.5nm和39

6、9nm處有發(fā)光峰。由于大的比表面積和可見光范圍內加強的發(fā)光峰，合成的花狀錫氧化物可在鋰離子電池和光催化劑領域具有較大的應用價值。
　　本論文的另一部分工作是采用液相激光燒蝕技術結合自組裝技術，制備出氧化石墨烯和Ag納米粒子復合的三明治結構納米材料。首先在攪拌中的氧化石墨烯膠體溶液中懸置Ag靶，然后用激光燒蝕Ag靶，Ag納米粒子瞬間生長在氧化石墨烯片，形成Ag納米粒子/氧化石墨烯復合材料的膠體溶液。其次將得到的膠體溶液置于燒杯中，于

7、80℃油浴中加熱，在玻璃燒杯液面處即可得到一層膜狀產物，即Ag納米粒子/氧化石墨烯復合材料的三明治結構薄膜。在表面增強拉曼散射應用方面，此薄膜聯(lián)合了銀納米顆粒的物理增強（同一層及多層間銀納米顆粒的耦合）和石墨烯材料的化學增強作用，對R6G標準分子的探測極限可達10-14mol/L，顯示出巨大的增強能力，同時具有良好的信號均勻性和重復性。此外，該結構薄膜能阻止銀納米顆粒的氧化，并且石墨烯能有效捕獲芳香族有機分子（大Π鍵相互作用），對諸如多