石墨烯薄膜的光化学还原制备与表征

doi:10.7503/cjcu20140701

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (12): 2612.doi: 10.7503/cjcu20140701

石墨烯薄膜的光化学还原制备与表征

李冰¹(), 高峰¹, 杨光敏¹, 田苗苗¹, 曲雪松¹, 张昕彤²()

1. 长春师范大学物理学院, 长春 130032
2.东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部重点实验室, 长春 130024

收稿日期:2014-07-28 出版日期:2014-12-10 发布日期:2014-10-13
作者简介:联系人简介: 张昕彤, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事半导体光催化与光电化学研究. E-mail:xtzhang@nenu.edu.cn;李冰, 女, 博士, 讲师, 主要从事低维碳材料的制备及性质研究. E-mail:lib837@nenu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 50832001, 51072032, 11404036)、教育部博士学科点专项基金(批准号: 20120043110002)、长春师范大学自然科学基金(批准号: 2014-001)、教育部博士后科学基金面上项目(批准号: 801141004412)和吉林省教育厅 “十二五” 科学技术研究项目(批准号: 2013-257, 2013-454)资助

Synthesis and Characterization of Graphene Film via Photo-chemical Reduction of Graphene Oxide^†

LI Bing^1,^*(), GAO Feng¹, YANG Guangmin¹, TIAN Miaomiao¹, QU Xuesong¹, ZHANG Xintong^2,^*()

1. College of Physics, Changchun Normal University, Changchun 130032, China
2. Key Laboratory for UV-Emitting Materials and Technology, Ministry of Education,Northeast Normal University, Changchun 130024, China

Received:2014-07-28 Online:2014-12-10 Published:2014-10-13
Contact: LI Bing,ZHANG Xintong E-mail:lib837@nenu.edu.cn;xtzhang@nenu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.50832001, 51072032, 11404036), the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Program of Higher Education, China(No.20120043110002), the Natural Science Foundation of Changchun Normal University, China(No.2014-001), the China Postdoctoral Science Foundation Funded Project(No.801141004412) and “the Twelfth Five- year” Planning Project of Jilin Provincial Education Department Foundation, China(Nos.2013-257, 2013-454)

摘要/Abstract

摘要：

采用光化学还原方法制备了图案化的石墨烯薄膜. 研究了光还原氧化石墨烯薄膜(PRGO)的热稳定性和发光性质. 热重分析(TGA)结果表明, 光化学还原主要引起氧化石墨烯(GO)氧化基团的减少, 而对GO内水含量影响较小; 发光(PL)测试结果表明, 不同激发条件下, PRGO的发光与GO相比表现出了不同的变化规律: 在波长514 nm的光激发下, PRGO的发光强度比GO明显降低, 同时伴随着发光峰峰位红移; 而在波长830 nm的光激发下, PRGO的发光强度比GO略有增强, 并且发光峰峰位无明显变化, 此结果表明不同尺寸的碳团簇局域态(sp²C团簇)的光还原反应活性不同, 这与GO特殊的能带结构密切相关.

关键词: 光化学还原, 氧化石墨烯, 发光性质

Abstract:

Graphene film pattern was prepared by photo-chemical reduction. The thermal stability and photoluminescence(PL) properties of photo-chemical reduction graphene oxide(PRGO) were studied. Thermogravimetric analysis(TGA) results show that the photochemical reduction mainly causes the decrease of oxidation groups in the graphene oxide(GO) sheets, but has little effect on the water content in GO. PL results show that the emission of PRGO is obviously different from those of common-method-made GO when different laser wavelengths are used for excitation. When excited with 514 nm laser, the PL intensity of PRGO was lower than that of GO, accompanied with a red-shift of emission peak. In contrast, when an 830 nm laser is used, the PL intensity of PRGO is slightly higher than that of GO while the PL center positions are similar. The results indicate that the sp²C clusters with different sizes have different photoreduction activity, which is closely related to the unique band structures of GO.

Key words: Photo-chemical reduction, Graphene oxide, Photoluminescence property

中图分类号:

O644

TrendMD:

李冰, 高峰, 杨光敏, 田苗苗, 曲雪松, 张昕彤. 石墨烯薄膜的光化学还原制备与表征. 高等学校化学学报, 2014, 35(12): 2612.

LI Bing, GAO Feng, YANG Guangmin, TIAN Miaomiao, QU Xuesong, ZHANG Xintong. Synthesis and Characterization of Graphene Film via Photo-chemical Reduction of Graphene Oxide^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(12): 2612.

图/表 4

Fig.1 UV-Vis absorption spectra(A) and C1s core-level XPS spectra(B) of GO films before and after irradiation Inset: picture of reduced GO pattern made by UV irradiation through photomask.

Fig.2 TGA curves of GO(a) and PRGO(b)

Fig.3 PL spectra of GO and PRGO films (A) λex=514 nm; (B) λex=830 nm.

Fig.4 Schematic diagram of photochemical reaction mechanism of GO

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