[发明专利]三元半导体量子点∕石墨烯功能复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯功能复合材料制备技术领域，具体涉及一种三元半导体量子点/石墨烯功能复合材料及其制备方法。

背景技术

我国石墨矿产资源丰富、质量优良，但相关的石墨深加工技术却较为落后。加大研发力度,提高石墨产品附加值已迫在眉睫。在氧化石墨、石墨氧化物和石墨烯的相关研究已取得突破性进展的今天，从廉价的天然石墨出发，制造低成本高性能的石墨烯功能材料是当今材料领域研究热点。

石墨烯是构建其它维数碳质材料包括零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨的基本单元。二维石墨烯具有独特的蜂窝状表面结构、良好的光学透过率和优异的导电性能，是很有潜力的光电功能材料。

量子点具有独特的光学特性，可以通过改变量子点的组成和大小来调节能隙；量子点在不同波长光激发下，表现出宽频响应特性。将具有光电活性的半导体量子点负载在石墨烯表面使其成为新一类石墨烯功能复合材料，一方面，以单层石墨烯片作为载体，负载半导体活性材料，可较好的解决半导体量子点的团聚问题。同时，石墨烯的表面能较高，量子点铺展在石墨烯薄片上，能有效地阻止石墨烯团聚、重新堆积形成石墨；另一方面，以能隙可调的量子点活化石墨烯材料，石墨烯特有的能带结构使电子和空穴相互分离，能有效地提升量子点的光电性能。现有石墨烯光电性能的研究主要集中在负载尺寸可调的定组分ZnS、CdS、CdSe与CdTe量子点，光谱响应范围狭小。并且半导体量子点与石墨烯主要以π键功能化、离子键功能化等较弱非共价键作用连接，使得负载的半导体量子点容易从量子点/石墨烯复合体系中解离出来，出现量子点团聚或石墨烯片层堆垛的现象，影响其光电性能的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种三元半导体量子点/石墨烯功能复合材料(即CdSe_1-xTe_x/石墨烯，CdS_xSe_1-x/石墨烯和Zn_xCd_1-xS/石墨烯功能复合材料)及其制备方法，通过调整Cd/Se/Te，Cd/S/Se，Zn/Cd/S投料比调节三元半导体量子点CdSe_xTe_1-x，CdS_xSe_1-x，Zn_xCd_1-xS的组成和结构，扩展三元半导体量子点/石墨烯体系的光谱响应范围，有效提高太阳能利用率。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

提供一种三元半导体量子点/石墨烯功能复合材料的制备方法，所述三元半导体量子点分子式为CdSe_xTe_1-x、CdS_xSe_1-x或Zn_xCd_1-xS，其中0.2≤x≤0.8，步骤如下：

1)制备三元半导体量子点：根据所述CdSe_xTe_1-x、CdS_xSe_1-x或Zn_xCd_1-xS化学计量比称取含Cd、Se、Te、Zn或S的原料，将原料溶于溶剂中混合均匀后得到前驱体，将前驱体倒入反应釜中采用溶剂热法于120-140℃反应12h制备三元半导体量子点CdSe_xTe_1-x、CdS_xSe_1-x或Zn_xCd_1-xS；

2)将步骤1)所制备的三元半导体量子点CdSe_xTe_1-x、CdS_xSe_1-x或Zn_xCd_1-xS加入二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇的氯仿溶液中进行修饰，处理得到表面功能化修饰的三元半导体量子点；

3)向氧化石墨烯的水分散液中加入交联剂，然后加入表面功能化修饰的三元半导体量子点，于0-4℃搅拌反应10-12小时，得到三元半导体量子点/氧化石墨烯复合材料，再用水合肼还原得到三元半导体量子点/石墨烯功能复合材料。