石墨烯及納米銀-石墨烯復合薄膜的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯，一種由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀晶格結構碳質(zhì)材料，自從2004年發(fā)現(xiàn)以來，已在實驗科學和理論科學上受到了極大的關注。由于具有特殊的納米結構以及優(yōu)異的光學、電學性能，機械強度和化學穩(wěn)定性，石墨烯及石墨烯基材料在電子學、光學、傳感器、催化等諸多領域展現(xiàn)出了巨大的應用潛能。本論文主要以化學修飾后的氧化石墨烯為前驅(qū)體，通過靜電自組裝工藝制備石墨烯薄膜，并對薄膜的結構和性能進行表征，獲得制備結構和性能良好薄膜的最佳工藝條件;同時以納

2、米銀粒子對薄膜進行修飾，探究納米銀粒子對薄膜的結構及性能的影響規(guī)律;此外，通過原位還原法制備納米銀/石墨烯復合材料并研究其拉曼增強效應。主要內(nèi)容如下:
　　 1.靜電自組裝制備石墨烯薄膜。首先采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯。該氧化石墨烯具有較高的氧化程度，可以均勻分散在水中形成穩(wěn)定的懸浮液。通過靜電自組裝工藝，交替沉積氧化石墨烯和聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDDA)獲得氧化石墨烯/PDDA薄膜。經(jīng)過高溫熱處理還原即可

3、獲得石墨烯薄膜。結果顯示采用該工藝可以制備出均勻生長的石墨烯薄膜，并且薄膜的光學和電學性能與薄膜的層數(shù)有關，并可以通過控制沉積次數(shù)來調(diào)控。
　　 2.交替沉積氧化石墨烯與硝酸銀制備納米銀/石墨烯復合薄膜。依托于靜電自組裝工藝，利用硝酸銀溶液替代PDDA可以獲得銀離子/氧化石墨烯薄膜。利用熱處理還原同時將銀離子和氧化石墨烯分別還原為納米銀和石墨烯。與純的石墨烯薄膜相比，該復合薄膜的光學和電學性能同時得到提高。由于納米銀不僅可以存在

4、于石墨烯薄膜上，也可以存在于兩層石墨烯片層之間，因此納米銀一方面可以阻止石墨烯片層的團聚或重新堆砌，減少薄膜的缺陷，提供更多電子傳輸?shù)耐ǖ?，增強石墨烯薄膜的電學性能;另一方面該納米銀在片層上形成半島狀結構，平均尺寸約140nm，這樣的納米銀具有出色的減反射作用，可以提高石墨烯薄膜的光學性能。
　　 3.交替沉積納米銀溶膠與氧化石墨烯制備納米銀/石墨烯復合薄膜。為了引入更多的納米銀粒子于石墨烯薄膜中，改變原料，首先制備出帶正電荷的

5、納米銀/PDDA溶膠，替代硝酸銀溶液制備納米銀/石墨烯復合薄膜。結果顯示，半島狀，平均顆粒尺寸為85nm的納米銀粒子均勻的分散在石墨烯片層上。對比于用硝酸銀制備的薄膜，納米銀在復合薄膜中的含量得到顯著的提高。同時復合薄膜的光學和電學性能也得到明顯的提高。
　　 4.柔性納米銀/石墨烯復合薄膜的制備及拉曼增強效應的研究。以氧化石墨烯和硝酸銀為前驅(qū)體，乙二醇為還原劑，利用水熱法原位還原制備納米銀/石墨烯復合材料。該復合材料具有很好的