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1.报道利用离子液体直接在球磨的作用下对膨胀石墨进行插层,制备了表面带有离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)酰亚胺]的石墨烯(graphene/[BMIM][Tf2N]),并对其进行相关的性质表征。AFM测试结果表明,该方法可以制备单层的离子液体功能化石墨烯;UV-Vis-NIR结果表明,graphene/[BMIM][Tf2N]可以均匀的分散在氮甲基吡咯烷酮中,最大浓度可以达到0.1 mg/mL;Raman光谱证明[BMIM][Tf2N]剥离膨胀石墨制备的功能化石墨烯比化学氧化(Hummers)方法制备氧化石墨烯的缺陷少,更完整的保留了石墨烯的sp2共轭平面的尺寸。基于graphene/[BMIM][Tf2N]为半导体的有机场效应晶体管器件,graphene/[BMIM][Tf2N]表现了双极电子场效应性质,空穴迁移率为0.29cm2V-ls-l,电子迁移率为0.57cm2V-1S-1。
2.报道利用带氨基的四苯基卟啉通过共价键来修饰石墨烯,第一次制备基于石墨烯的分子内给体一受体杂化材料。通过红外、紫外等光谱及显微成像技术对卟啉功能化石墨烯的结构进行了全面的表征,确认卟啉通过酰胺键连接在石墨烯上,为有机分子共价修饰石墨烯提供了一种简便有效的合成方法。卟啉对石墨烯的化学修饰不仅提高石墨烯的在有机溶剂中的溶解度,而且通过化学键引入新的官能团(卟啉),赋予石墨烯新的性质。荧光光谱观察到该杂化材料中石墨烯对卟啉荧光有强烈的粹灭作用。由于卟啉的反饱和吸收、石墨烯的双光子吸收和非线性散射的效应,使卟啉功能化的石墨烯表现了较C60更加卓越的非线性光学性质。
3.制备聚3,4一乙撑二氧噻吩(PEDOT)/磺化石墨烯,发展了制备磺化石墨烯的方法。该方法在保证了磷化石墨烯在水/有机溶剂中可以分散良好(12mg/mE)的前提下,保持了石墨烯完整的π电子结构。PEDOT/磺化石墨烯表现了优异的透光性、导电性、热稳定性及可弯曲性。PEDOT/磺化石墨烯既可以溶于水,也可以溶于有机溶剂。在石英基底上,30-50nm厚的PEDOT/磺化石墨烯薄膜,在400-1800nm波长范围内的透光性大于80%,电导率为0.2 S/cm;在柔性聚甲基丙烯酸甲酯基底上,PEDOT/磺化石墨烯的薄膜导电性0.108 S/cm,薄膜经过反复弯曲,PEDOT/磺化石墨烯的薄膜导电性没有下降。并且该材料的分解温度为297℃,在稳定性等方面该材料也表现了良好的性质。
4.发展了溶液方法制备石墨烯透明电极,并对其导电性、透光性、表面粗糙度等性质进行相关表征。将该透明电极应用到有机聚合物光伏电池的透明电极当中,来代替传统的透明电极ITO,为制备基于石墨烯透明电极提供了一种有效的方法。此方法制备的石墨烯透明电极在550nm波长处的透光率为69%,方块电阻为1.79*104Ω/sq,电导率为2.23*101S/cm,平均粗糙度为0.55nm。基于石墨烯透明电极的有机聚合物光伏电池器件在模拟太阳光照射下,.短路电流密度为1.18 mA/em2,开路电压为0.46 V,填充因子为24.58%,电池的能量转化效率为0.13%。
5.以溶液方法制备柔性全碳电极(石墨烯)有机场效应晶体管及反相器器件;提出溶液制备全碳(石墨烯)器件的新理念。在柔性聚酰亚胺基底上,器件的源/漏/栅极和绝缘层均由溶液制备,半导体层为并五苯。柔性全碳电极并五苯有机场效应晶体管表现的空穴迁移率为0.02cm2V-ls-1,开关比为106。同时对以Si02/Si为基底,金为源/漏电极,半导体层并五苯的对比器件进行了相关性能的表征。实验证明,这种可溶液制各的、柔性全碳电极有机场效应晶体管的器件性能可以与对比器件性能相媲美。同时,基于全碳电极柔性有机场效应晶体管的反相器器件也表现了非常好的性能。当供给电压为200V时,反相器的最大增益值为3。当反相器以30°半径角,沿平行/垂直沟道方向弯曲有机场效应晶体管及反相器器件时,器件的性能较平展时有所变化,但是,当外力去除后,器件恢复到弯曲之前的平展状态时,器件的性能可以恢复为初始的器件性能。
6.发展了溶液方法制备石墨烯/硅薄膜光导器件,并对其可见一近红外光波段内的光导性质进行了相关表征。实验结果表明,器件的光导响应在相同的光子能量下,随着外电场、光强度的增加而增大;器件对可见一近红外波段的光都有光导响应,且光导响应灵敏度高。石墨烯/硅薄膜光导器件具有成本低,制备工艺简单等特点,使其在射线测量和光检测器方面具有潜在的应用价值。