石墨烯量子点的掺杂研究

Graphene Quantum Dots (GQDs) have attracted significant attentions due to its special energy level structure, optical and electrical properties. However, GQDs have not been utilized for optoelectronic applications, mainly because of the lack of effective modulation in the energy levels or emission wavelengths. In addition, it is still difficult to obtain large-scale monodispersed GQDs with adjustable optical and electrical properties. Therefore, it is highly desirable to obtain size-controllable GQDs with tunable electronic and optical properties. Motived by the above aspects, we propose to use the newly developed microwave assisted hydrothermal method to prepare doped (N, B, F and S) GQDs via "one-pot synthesis". We will prepare doped mondispersed GQDs with sizes between 1 - 10 nm by changing the growth parameters. The band structure as well as electronic and optical properties of the doped GQDs will be characterized by a wide range of techniques including TEM, AFM, FT-IR, UV-Vis, PL, XPS and Hall measurement. We will incorporate the GQDs for various optoelectronic devices.

石墨烯量子点（GQDs）由于具有特殊的能级结构、光学性质及电学性质，因此近年来备受人们关注。然而目前GQDs在重要的光电子领域还未取得广泛应用，究其原因，主要是因为目前尚缺乏有效地GQDs能级结构调制技术。此外，目前进行光、电性质可调的单分散性GQDs的批量制备亦有一定困难。因此，寻找一种尺寸可控，光、电性质易调的GQDs制备技术就成为人们关注的重要问题之一。本项目针对上述问题，拟采用微波辅助水热技术将GQDs的合成与氮、硼、氟、硫掺杂两个步骤在"一锅合成法"中完成。通过对量子点合成参数进行系统的研究和精准控制，拟制备出1-10 nm范围内具有单分散性的掺杂型GQDs。借助TEM、AFM、FT-IR、UV-Vis、PL、XPS、Hall等表征手段，研究掺杂对GQDs的能级结构、光学性质、电学性质的影响规律。最后进行掺杂型GQDs光电子器件的设计、制备及性能测试，以拓展其在光电子领域的应用。

石墨烯量子点（GQDs）由于具有特殊的能级结构、光学性质及电学性质，使其在光电催化、光电探测、太阳能光电转化等方面具有潜在应用价值而备受关注。然而目前GQDs在重要的光电子领域还未取得广泛应用，究其原因，主要是因为目前尚缺乏有效地GQDs能级结构调制技术。此外，目前进行光、电性质可调的单分散性GQDs的批量制备亦有一定困难。因此，寻找一种尺寸可控，光、电性质易调的GQDs制备技术就成为人们关注的重要问题之一。本项目针对上述问题，采用微波辅助水热技术将GQDs的合成与氮、硼、氟等掺杂两个步骤在"一锅合成法"中完成。通过对量子点合成参数进行系统的研究和精准控制，制备出了1-10 nm范围内具有单分散性的掺杂型QDs。借助TEM、AFM、FT-IR、UV-Vis、PL、XPS、Hall等表征手段，研究了掺杂对GQDs的能级结构、光学性质、电学性质的影响规律。同时将所获得的掺杂型GQDs成功应用于光电探测器、Si基混合型太阳能电池中，拓展了其在光电子领域的应用。此外，还额外开发出MnO2水溶性油墨、超薄黑磷纳米片等，并将其成功应用于储能器件、有机太阳能电池等，为后期纳米材料实用化提供指导意义。