SnS2/聚合物复合材料的制备及光电性能研究

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二硫化锡(SnS2)是一种对环境友好的金属硫化物半导体材料,其资源丰富、价格低廉,且具有良好的电学、光学和磁学特性,被广泛应用在场效应晶体管、光探测器和光催化剂等领域。然而,单组份SnS2材料不足以满足器件制备及功能应用的需要。无机/聚合物纳米复合材料通常能够综合无机纳米材料和聚合物材料的优点,无机物组分与聚合物组分间的协同作用,能够使无机/聚合物纳米复合材料具备多种性质。本文制备了不同纳米形貌的SnS2/聚合物复合功能材料,研究其光电性能,从而使SnS2这一环境友好的材料得到更多的应用。本论文主要研究内容如下:1、通过水热法合成SnS2纳米片,对SnS2纳米片进行低温预处理和液相剥离进而得到了SnS2量子点溶液。利用旋涂法制备出SnS2量子点/PTAA本体异质结复合薄膜,并将其应用于紫外光探测器件。通过测试与分析,基于SnS2量子点/PTAA复合薄膜的光探测器件,在365 nm(2.5 mW/cm2)紫外光照下表现出良好的自驱动光响应特性,其光响应率约为20.22 mA/W,光探测率为5.22×1014 Jones,开关比为104,光响应时间小于200 ms。2、通过水热法合成出SnS2纳米片/PVP复合材料,并探究了不同PVP添加量对SnS2纳米片/PVP复合材料形貌和粒径尺寸的影响。以有机物亚甲基蓝为目标降解物,将SnS2纳米片/PVP复合材料作为光催化剂进行了光催化降解实验。结果表明:在模拟光源的照射下,该复合材料较SnS2纳米片材料表现出更为有效的光催化降解能力。当PVP添加量为0.5 g时,SnS2纳米片/PVP复合材料的光催化降解亚甲基蓝的性能最优,相比于同质量的SnS2纳米片,光降解速率提高了一倍。3、通过旋涂法制备了SnS2量子点/PEI复合薄膜,并将其作为电子传输层应用在有机电致发光器件(OLED)中,其结构为:ITO/PEDOT:PSS:AgNWs/PVK:Ir(ppy)3:PBD/PEI:SnS2 QDs/LiF/Al。研究发现,PEI掺杂SnS2量子点后有助于量子点的分散进而提高复合薄膜的成膜特性,同时也提高了其导电能力。SnS2量子点/PEI复合薄膜作为电子传输层能够提高OLED器件中电子的注入和传输能力,改善发光层中载流子的平衡复合,有效地提高了OLED器件的发光亮度和效率。最优化器件的最高亮度和最大电流效率分别为29335 cd/m2和9.9 cd/A,而启亮电压则降低到2.9 V。
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