近年来,随着新型二维材料研究的兴起,石墨烯(Graphene)、六方氮化硼(h-BN)、过渡金属硫族化合物(如二硫化钼(MoS2),二硫化钨(WS2))等受到了人们的广泛关注。石墨烯具备优异的物理化学性能,有着广泛的应用潜力,但由于其带隙为零,严格限制了石墨烯在光电子器件方面的应用。MoS2是具有层状结构的半导体材料,其带隙随着层数的减少而增大(1.29～1.9eV),当减少为单层时,原本的间接带隙转变成直接带隙。与块体材料相比,单层或少层的MoS2表现出独特的光电性质而成为当前研究热点。由于MoS2在分子力作用下容易发生团聚,通过引入石墨烯作为生长基底制备复合材料,可以有效降低MoS2的堆叠并实现带隙调节,同时也可以改善MoS2的导电性及稳定性,表现出良好的协同效应,在锂离子电池、光(电)催化析氢、光电子器件、超级电容器等领域有巨大的应用前景。本课题致力于研究MoS2/还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,简称r-GO)复合材料及其协同效应,主要内容和成果如下:(1)采用水热法以氧化石墨烯(Graphene oxide,简称GO)、钼酸铵和硫脲为原料成功制备了高质量的少层MoS2/r-GO异质纳米结构,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对样品进行表征,发现MoS2与r-GO的复合方式有两种:一种是MoS2生长在r-GO的表面成为小尺寸的纳米片;另一种是少层的MoS2生长在r-GO的褶皱中形成r-GO-MoS2-r-GO的夹层结构。(2)使用Z-scan技术研究非线性吸收性质,异质纳米结构表现出较强的饱和吸收响应,推测原因是MoS2和石墨烯之间通过异质结形成了良好的电子给体-受体系统,其中MoS2是电子给体。(3)研究了 MoS2/r-GO在紫外光下对有机染料的降解能力,复合材料比纯MoS2具有更高的光催化效率。r-GO的引入一方面减少了MoS2的层数并增加了边缘活性位的数量;另一方面可以有效转移MoS2的光生载流子,抑制光生电子空穴对的复合,从而提高了光催化效率。随后对材料进行退火处理,研究不同退火温度下材料的光降解能力。结果显示随着退火温度的升高,引入了大量缺陷并破坏了石墨烯的共轭π键,导致复合材料电导率下降,从而削弱了光催化能力。