一种石墨烯/无机半导体复合薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种石墨烯/无机半导体复合薄膜及其制备方法。该制备方法包括：以氧化或还原石墨烯和无机半导体前驱物作为主要原料，采用溶胶-凝胶法或水热/溶剂热合成法，以石墨烯的表面功能基团作为成核点，利用成核点控制无机半导体的尺寸，形貌及结晶性能，制备均匀的复合薄膜。本发明制备的复合薄膜利用石墨烯表面的功能基团，与无机半导体形成氢键、离子键或共价键，无机半导体的存在提高了石墨烯片之间的分散性，弥补了石墨烯的表面缺陷，提高了石墨烯的导电性和均匀性，改善了石墨烯与半导体纳米颗粒的界面几何接触和能级匹配，扩大了器件的应用范围，适用于太阳能电池、传感器、有机发光二极管(OLED)、触摸屏等光电领域。

主权项

一种石墨烯/无机半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将石墨烯溶液与无机半导体前驱物以1‑100:1‑100的质量比共混后，经超声处理，得到均匀的石墨烯/无机半导体前驱物溶液；2)采用溶胶‑凝胶法或水热/溶剂热合成法制备石墨烯/无机半导体复合溶液或复合凝胶；3)利用旋涂、蒸镀、喷涂、浸渍‑提拉或自组装方法在基材的表面制备石墨烯/无机半导体复合薄膜，通过控制次数制备多层结构的石墨烯/无机半导体复合薄膜；所述石墨烯为表面带有羟基、羧基、环氧基或羰基的氧化石墨烯或还原石墨烯，其中，所述还原石墨烯为经还原剂作用后采用高温处理的石墨烯；所述无机半导体前驱物的半导体组成元素为Ⅳ族、Ⅲ‑Ⅴ族或Ⅱ‑Ⅵ族；所述无机半导体前驱物的阴离子为OR^‑、Cl^‑、OH^‑、SO₄^2‑、NO₃^‑、CH₃COO^‑、HS^‑、H₂PO₄^‑、HCO₃^‑中的至少一种，R为‑C_nH_2n+1的烷基，n＝1‑18；所述氧化石墨烯与所述无机半导体前驱物制备石墨烯/无机半导体复合溶液时，采用溶胶‑凝胶法或水热合成法生成纳米颗粒，然后所述纳米颗粒再经肼、水合肼、硼氢化钠、维生素C、乙二胺、氨水中的至少一种还原；再采用高温处理，处理温度为150‑1100℃。