[发明专利]一种石墨烯-CuInS2量子点复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，确切地说是一种石墨烯-CuInS₂量子点复合物及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种二维碳材料，其具有独特的性质，例如高热导率(~5000 Wm^-1K^-1)、高载流子迁移率(~200000 cm²V^-1S^-1)、高比表面积(~2630 m²g^-1)、高稳定性以及良好的光学透射率等，在催化、传感、存储、生物医药和光伏等领域有重要的应用前景（Prog. Mater. Sci. 2011，56，1178-1271）。近年来，由石墨烯与无机纳米结构形成的复合物已引起人们的关注，在能量转换、储能及催化等领域表现出潜在的应用前景。例如，Guo等（Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 3014-3017）在导电玻璃上通过交替沉积氧化石墨烯和CdSe量子点纳米膜形成超晶格薄膜，作为量子点敏化太阳电池（QDSSC）的复合光电极；Wang等（Nanotechnology 2011, 22, 405401）以还原态氧化石墨烯片为衬基用水热方法生长ZnO纳米棒并对纳米棒进行刻蚀，合成了石墨烯-ZnO纳米管阵列复合物，将其作为聚合物基太阳电池的光电极；Chen等（Nanoscale 2012, 4, 441-443）通过在功能化氧化石墨烯片层上吸附量子点的方法，合成了氧化石墨烯-CdSe量子点复合物，用作QDSSC电池的宽谱响应光电极；Sathish 等(J. Power Sources 2012，217，85-91)用水热法合成了氧化石墨烯- Fe₃O₄纳米颗粒磁性复合物，其可用作高性能的锂离子电池阳极材料；Liu 等（J. Power Sources 2012, 217, 184-192）用微波辅助水热合成方法合成了还原态氧化石墨烯-Mn₃O₄纳米复合物，得到一种良好的超级电容器材料；Chen等（ACS Nano, 2010,4, 6425-6432）用原位水解TiCl₄的方法制备了具有可见光催化性能的氧化石墨烯-TiO₂纳米复合物。

CuInS₂的具有较窄的带隙（1.5 eV）（Chem. Mater. 2003, 15, 3142-3147）和较大的吸收系数较大(α? 10⁵ cm^-1) （Cryst. Growth Des. 2007, 7, 1547-1552），是一种理想的太阳电池材料（J. Mater. Chem. 2006, 16, 1597-1602, Nano Lett. 2006, 6, 1218-1223）。本发明中，我们用氧化石墨烯片层原位生长量子点并结合后续还原过程，得到一种石墨烯和CuInS₂量子点组成的复合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯-CuInS₂量子点复合物及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种石墨烯-CuInS₂量子点复合物：所述的石墨烯-CuInS₂量子点复合物通过溶剂热法在高压釜中合成，由还原态氧化石墨烯和黄铜矿型CuInS₂量子点组成，CuInS₂量子点粒径为2-5 nm, CuInS₂量子点以单层分散于石墨烯片层上和在石墨烯片层表面聚集形成三维聚集体两种形式存在，CuInS₂量子点中Cu:In:S 的原子比为1:1.3:1.8。