一维硒化锌/石墨烯复合材料制备及其场发射性能研究

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石墨烯是由单层碳原子构成的新型二维晶体材料,也是目前世界上最薄却又最坚硬的纳米材料。石墨烯具有优秀的电学,力学和热学性能,以及很大的长径比,可望在高性能纳米电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。硒化锌(ZnSe)是一种性能非常优越的宽禁带II-VI族化合物半导体,禁带宽度达到2.67eV,使得其在光学器件、太阳能电池、压电材料、激光材料及湿敏传感器等方面得到广泛的应用。因此,制备和研究ZnSe/石墨烯纳米复合材料是一项非常有意义的工作。  在合成过程中如何实现对纳米复合材料的晶体结构,维度和表面形貌的调控,将为实现材料性能的提高提供实验依据,对深入系统化的研究材料结构与性能的关系具有重要的意义。  本论文采用水热法,在大面积氧化石墨烯和石墨烯基底上控制生长不同形貌的ZnSe纳米材料。采用场发射扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、PL光谱仪,场发射仪等仪器对所制备样品进行结构表征与性能测试。  (1)采用水热法在大面积氧化石墨烯表面控制生长出三种不同形貌的ZnSe纳米草:棕叶狗尾巴草状的、草坪草状的和针叶草状的ZnSe。场发射性能的测试研究表明针叶草状的ZnSe/石墨烯复合材料具有最佳的场发射性能。  (2)采用水热法在大面积石墨烯表面控制生长出不同形貌的ZnSe纳米棒。ZnSe纳米棒的形貌与种子溶液的浓度以及水合肼的添加量有很大的关系。场发射研究表明,样品的场发射性能与石墨烯表面ZnSe纳米棒的形貌有很大关系,相对于低密度和高密度ZnSe纳米棒样品,中密度样品有着最优秀的场发射性能。实验研究表明,通过控制种子溶液的浓度以及水合肼的添加量等实验参数,能在石墨烯表面生长出最适合场发射的ZnSe/石墨烯复合材料样品形貌。我们也希望本论文为今后的石墨烯复合材料制备和场发射性能研究提供技术参考。
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