论文总字数：21423字

摘 要

CuInS₂量子点具有带隙较窄和毒性较低的优点，同时也具备量子点尺寸效应、限域效应、表面效应等独特的性质。本论文利用水热法（溶剂热法）设计合成可以利用可见光并且发射波长在可见光范围内的CuInS₂-rGO复合材料。以硫脲、一水合乙酸铜与醋酸铟分别作为硫源、铜源和铟源，使CuInS₂量子点在还原氧化石墨烯的片层上均匀生长，同时对复合材料的形貌特征以及光学性质进行了表征和分析，对利用CuInS₂-rGO复合材料制备的电极的电学性质进行了测定，得出可以利用可见光实现光电转化的CuInS₂-rGO复合材料的特性，并根据测试结论对CuInS₂-rGO复合材料的应用前景做初步的探究和讨论。

关键词：CuInS₂-rGO 水热反应 光电阳极

The Preparation of CuInS₂-graphene Composite Material and Research of Its Photoelectric Conversion Properties

Abstract

CuInS₂ quantum dots have the advantages of narrow band gap and low toxicity, and also have unique properties such as size effects, confinement effects and surface effects.In this paper, the hydrothermal method (solvothermal method) is used to design and synthesize CuInS₂-rGO composite materials which can utilize visible light.The thiourea, copper acetate monohydrate and indium acetate are used as the sulfur source, the copper source and the indium source, respectively. CuInS₂ quantum dots are grown on the reduced graphene oxide sheet.At the same time, the morphology and optical properties of the quantum dot-graphene composites were characterized,and the electrical properties of the electrode prepared using CuInS₂-rGO composite were measured.The properties of CuInS₂-rGO composites which can be converted by visible light are obtained,and based on the test results, the application prospects of CuInS₂-rGO composites are preliminarily discussed.

Keywords：CuInS₂-rGO ;hydrothermal method ;photoanode

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1光电转化的研究现状 1

1.2引入石墨烯的意义 1

1.3 CuInS₂-QDs的光电转化以及CuInS₂-rGO在光电转化中的机制 2

1.4本研究工作的目标和意义 2

第二章 实验部分 3

2.1 试剂与仪器 3

2.2 实验内容 5

2.2.1 GO的制备 5

2.2.2 CuInS₂-rGO的合成 5

2.2.3 FTO-TiO₂电极的制备 6

2.2.4 含CuInS2-rGO材料的电极片的制备 6

2.2.5 电解质溶液的配制 6

2.2.6 酶催化剂的引入 6

第三章 结果和讨论 8

3.1 X射线衍射分析(XRD) 8

3.2扫描电镜(SEM)测试 9

3.3紫外-可见光吸收光谱分析(UV-Vis) 9

3.4荧光测试(FL) 11

3.5傅里叶变换红外光谱测试(FT-IR) 13

3.6电化学测试 14

第四章 结论与展望 18

参考文献 19

致 谢 23

第一章 绪论

1.1光电转化的研究现状

近年来，由于在光电器件中的应用前景广阔，具有黄铜矿晶体结构的硫属化物半导体成为了研究和关注的热点问题。Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)是最著名的薄膜太阳能电池吸收材料^[1]。据报道，CIGS利用太阳能辐射的最新转换效率已达到21.7％^[2]。然而，要充分利用太阳辐射的能量，甚至拓展到可见光的范围，特别是低能量的光子，仍然是研究人员面临的巨大挑战^[3]。

根据光电领域的研究情况，利用量子点构成的器件，它的光敏特性和稳定性可以得到显着提高^[4]。量子点(QDs)是指直径在2 nm到10 nm之间的纳米晶体，具有特别令人欣喜的特点，它具有尺寸效应、限域效应和表面效应等重要的特性。它们的尺寸可调谐特性和可以产生多电子-空穴对的能力，使它们成为与一些宽带隙半导体(例如TiO₂，ZnO)结合的特殊纳米结构，如纳米颗粒，纳米管，纳米线和纳米棒制造光伏器件。同时，量子点由于体积小，尺寸分布均匀和可调谐的性质，可以有效地控制纳米粒子的颗粒结构。所制备的复合材料可以用作光电化学电池中的光电极材料，并将其光谱吸收扩展到更宽的区域以高效吸收利用更多的太阳能甚至更大波长范围的可见光^[5-7]。

在以前的报道中发现^[8]，一些聚合物、碳基材料、金属纳米材料、氮化物、硫化物、氧化物、硒化物和各种杂化物具有完成光电转化的可能性。据我们所知，过去人们一直关注的是二元化合物，例如传统的二元量子点CdS、ZnO、PbS等，而不是多元化合物。近年来，多金属硫化物由于其温和的条件，例如较低的温度，相对容易的制备条件、独特的催化和光学、电学特性以及低毒性而获得相对较多的关注^[9]。

1.2引入石墨烯的意义

请支付后下载全文，论文总字数：21423字