石墨烯量子點的摻雜研究

《石墨烯量子點的摻雜研究》是依託香港理工大學深圳研究院，由劉樹平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：石墨烯量子點的摻雜研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉樹平
• 依託單位：香港理工大學深圳研究院

項目摘要

石墨烯量子點（GQDs）由於具有特殊的能級結構、光學性質及電學性質，因此近年來備受人們關注。然而目前GQDs在重要的光電子領域還未取得廣泛套用，究其原因，主要是因為目前尚缺乏有效地GQDs能級結構調製技術。此外，目前進行光、電性質可調的單分散性GQDs的批量製備亦有一定困難。因此，尋找一種尺寸可控，光、電性質易調的GQDs製備技術就成為人們關注的重要問題之一。本項目針對上述問題，擬採用微波輔助水熱技術將GQDs的合成與氮、硼、氟、硫摻雜兩個步驟在一鍋合成法中完成。通過對量子點合成參數進行系統的研究和精準控制，擬製備出1-10 nm範圍內具有單分散性的摻雜型GQDs。藉助TEM、AFM、FT-IR、UV-Vis、PL、XPS、Hall等表征手段，研究摻雜對GQDs的能級結構、光學性質、電學性質的影響規律。最後進行摻雜型GQDs光電子器件的設計、製備及性能測試，以拓展其在光電子領域的套用。

結題摘要

石墨烯量子點（GQDs）由於具有特殊的能級結構、光學性質及電學性質，使其在光電催化、光電探測、太陽能光電轉化等方面具有潛在套用價值而備受關注。然而目前GQDs在重要的光電子領域還未取得廣泛套用，究其原因，主要是因為目前尚缺乏有效地GQDs能級結構調製技術。此外，目前進行光、電性質可調的單分散性GQDs的批量製備亦有一定困難。因此，尋找一種尺寸可控，光、電性質易調的GQDs製備技術就成為人們關注的重要問題之一。本項目針對上述問題，採用微波輔助水熱技術將GQDs的合成與氮、硼、氟等摻雜兩個步驟在一鍋合成法中完成。通過對量子點合成參數進行系統的研究和精準控制，製備出了1-10 nm範圍內具有單分散性的摻雜型QDs。藉助TEM、AFM、FT-IR、UV-Vis、PL、XPS、Hall等表征手段，研究了摻雜對GQDs的能級結構、光學性質、電學性質的影響規律。同時將所獲得的摻雜型GQDs成功套用於光電探測器、Si基混合型太陽能電池中，拓展了其在光電子領域的套用。此外，還額外開發出MnO2水溶性油墨、超薄黑磷納米片等，並將其成功套用於儲能器件、有機太陽能電池等，為後期納米材料實用化提供指導意義。