[发明专利]一种石墨烯与硒化锌@硒化镉核壳微球复合纳米材料的制备方法

说明书

本发明属于半导体材料技术领域，涉及一种石墨烯与硒化锌@硒化镉核壳微球复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：往硒粉和亚硫酸钠中加入去离子水，氮气保护下边搅拌边加热反应，得到硒代硫酸钠溶液；将乙酸锌、乙酸镉和氧化石墨烯溶解于水，加入硒代硫酸钠溶液，边搅拌边加入水合肼，转移到聚四氟乙烯作为内衬的高压反应釜中80℃下反应5h；然后将高压反应釜放入冰水中淬灭，用去离子水和无水乙醇洗涤后再真空干燥，即得G/ZnSe@CdSe复合纳米材料。本发明制备的G/ZnSe@CdSe复合纳米材料三阶非线性吸收为饱和吸收、三阶非线性折射为自聚焦，有望应用于锁膜脉冲激光器、光开关、光存储器、光调制器等新型光控领域。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，涉及一种石墨烯与硒化锌@硒化镉核壳微球复合纳米材料的制备方法。

背景技术

以ZnSe、CdSe为代表的II-VI族半导体纳米晶体由于量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应相关的三阶非线性光学特性，在光纤激光器、光开关等非线性光学领域有着显著的应用，成为广泛的研究热门话题。

尽管ZnSe、CdSe等半导体纳米晶的非线性光学性质较块体材料大，但是还不能满足非线性光学领域的需求，因此随着石墨烯的出现以及其所表现出的优良光电子性能，科学家们开始把石墨烯与ZnSe或CdSe复合，以提高材料的非线性光学性能。Hsieh等人（[11]S.H. Hsieh, W.J. Chen, T.H. Yeh. Effect of various amounts of graphene oxideon the degradation characteristics of the ZnSe/graphene nanocomposites [J].Appl. Surf. Sci., 2015, 358:63–69.）通过水热法合成ZnSe/RGO复合材料，最终证明随着氧化石墨烯加入量的增加，复合材料对在水相中亚甲基蓝染料降解性不断增强。Lin等（Y. Lin, K. Zhang, W.F. Chen, Y.D. Liu, Z.G. Geng, J. Zeng, N. Pan, L.F. Yan,X.P. Wang, J.G. Hou. Dramatically Enhanced Photoresponse of Reduced GrapheneOxide with LinkerFree Anchored CdSe Nanoparticles [J]. ACS Nano, 2010, 4:3033–3038）人通过化学反应将CdSe直接修饰在石墨烯上形成CdSe/RGO复合材料，通过研究发现复合材料增强光诱导电荷转移能力，因此复合材料的光响应速度比CdSe单体快很多。最近，为了进一步改善材料的性能，有人开始将ZnSe和CdSe共同与石墨烯复合，让两者组成ZnSe@CdSe核壳结构，利用二者间的相互作用和对缺陷的弥补，从而提高相关性能。Leea等人（[15]H. Leea, H. Yang, P.H. Holloway. Single-step growth of colloidalternary ZnCdSe nanocrystals [J]. J. Lumin., 2007, 126:314–318.）通过三辛基氧化磷合成ZnCdSe纳米晶体，并且通过控制前体反应来控制生长过程，从而解释了光致发光出现明显蓝移的原因。然而，目前合成方法中所用原材料毒性较大，合成过程对实验员的伤害较大，因此，亟需开发一种无毒、无污染的G/ZnSe@CdSe核壳的合成方法，并且目前仍没有ZnSe/CdSe核壳纳米粒子与石墨烯复合(ZnSe/CdSe-RGO)材料的三阶非线性光学的研究报道。

发明内容

针对现有制备核壳复合材料中原材料毒性较大、三阶非线性光学性能有待提高的缺点，本发明提供一种原材料无毒无污染的石墨烯与硒化锌@硒化镉核壳微球（G/ZnSe@CdSe）复合纳米材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯与硒化锌@硒化镉核壳微球复合纳米材料的制备方法，包括以下步骤：