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褶皱石墨烯区域的氢诱导刻蚀特征
摘要: 在铜基底上化学气相沉积(CVD)生长的石墨烯中常见褶皱现象,而氢刻蚀对于理解其生长细节具有重要意义,同时也是制备功能性石墨烯纳米结构的实用工具。本研究展示了一种特殊褶皱石墨烯区域的氢刻蚀现象。我们探究了快速冷却条件下石墨烯区域的褶皱情况,结果表明:与多层区域(≥两层)相比,单层区域更易形成褶皱;且多层区域的边界在这些石墨烯域中往往成为高密度褶皱区,中心仅存少量多层区域。由于原子氢在褶皱区域的位点选择性吸附,除先前报道的域边缘和随机缺陷位点外,多层区域边界也成为刻蚀过程的新起始点,从而导致单层与多层区域随时间推移逐渐分离。我们绘制了示意图模型来阐释褶皱石墨烯刻蚀的产生与扩展机制。该研究可为基于褶皱石墨烯的纳米结构设计与生长提供重要指导。
关键词: 石墨烯、氢蚀刻、起皱、化学气相沉积合成
更新于2025-11-21 11:01:37
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一种磁可回收的CaTiO<sub>3</sub>/还原氧化石墨烯/NiFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub>纳米复合材料用于模拟太阳光照射下的染料降解
摘要: 本工作采用聚丙烯酰胺凝胶法结合水热法成功制备了三元CaTiO3/还原氧化石墨烯(rGO)/NiFe2O4纳米复合材料。观测发现NiFe2O4和CaTiO3纳米颗粒组装于rGO表面,且证实了纳米颗粒与rGO间形成了化学键合。通过模拟太阳光照射下降解亚甲基蓝和罗丹明B评估样品的光催化活性,结果表明该三元纳米复合材料相比纯CaTiO3和NiFe2O4展现出显著增强的光催化性能。在此纳米复合材料中,CaTiO3和NiFe2O4的光生电子可被rGO捕获,从而增加光催化反应中电子-空穴对的分离效率与利用率。此外,该纳米复合材料表现出明显的铁磁性,可通过外磁场便捷回收。循环光催化实验表明该纳米复合材料具有良好的光催化重复使用性。
关键词: 纳米复合材料,钛酸钙,石墨烯,镍铁氧体,光催化
更新于2025-11-19 16:46:39
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基于镍-石墨核壳纳米粒子的导电电极用于异质结太阳能电池
摘要: 由氢气热还原氧化镍纳米颗粒(NiO NPs)制备的镍-石墨核壳纳米颗粒(CSNPs),其结构为镍纳米颗粒(NPs)外包裹多层石墨烯层。通过研究合成温度(800、900、1000和1100°C)对镍核NPs上形成多层石墨烯壳的影响,评估了颗粒的结构和电学特性。镍NPs形成的化学反应过程可概括为:NiO还原生成液态镍、NiO相的热分解,以及因液态镍相中碳过饱和而形成多层石墨烯壳。采用镍-石墨CSNP浆料制备的电极图案电阻率为6.75×10?3 Ω·cm。此外,使用镍-石墨CSNPs制备的体异质结太阳能电池的功率转换效率高于未使用该材料的电池。因此,本研究的镍-石墨CSNPs可作为体异质结太阳能电池中的高效电极材料。
关键词: 热还原、核壳结构、氧化镍纳米颗粒、石墨、石墨烯
更新于2025-11-14 17:04:02
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锚定于还原氧化石墨烯的NiS2@MoS2纳米球:一种具有增强电磁吸收性能的新型三元异质结构
摘要: 出于强度、军事装备伪装及?;ど锾褰】档哪康?,电磁波吸收材料受到广泛关注与深入研究。除需具备强吸收强度和宽有效吸收频带外,轻质、热稳定且抗氧化的材料也备受青睐。本研究通过简单的两步水热法,制备了锚定于还原氧化石墨烯(rGO)纳米片上的核壳结构NiS2@MoS2纳米球复合材料(NiS2@MoS2/rGO),通过调节复合比例实现最佳阻抗匹配,并详细研究了其电磁参数与吸波性能。当样品负载量为30 wt.%时,在1.5-4.0 mm厚度范围内实现了最小反射损耗(RL)值-29.75 dB,有效带宽(RL<-10 dB)覆盖4.95-18.00 GHz(13.05 GHz)。研究表明,显著的界面极化效应与组分间协同作用使NiS2@MoS2/rGO复合材料获得了优异的电磁波吸收性能。
关键词: 异质结构、电磁吸收、石墨烯、核壳结构
更新于2025-11-14 17:03:37
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非均匀石墨烯在液态铜上超快转变为高质量均匀单层薄膜
摘要: 合成层数可控的均匀石墨烯薄膜至关重要,因为其性能强烈依赖于层数。虽然铜基底化学气相沉积(CVD)法已被广泛用于制备大面积石墨烯薄膜,但固态铜和液态铜上的生长分别存在厚度均匀性差(伴随大量多层结构)和即便经过数小时长时间生长仍难以形成连续薄膜的问题。我们发现,最初在固态铜箔上生长的不均匀石墨烯薄膜可在3分钟内快速转变为液态铜上连续均匀的单层石墨烯薄膜。此外,与原始固态铜箔上生长的薄膜相比,所得薄膜具有更大的晶粒尺寸、更高的品质、更优异的光电性能以及在有机发光二极管(OLED)应用中更好的表现。通过碳同位素标记技术,我们揭示了液态铜上石墨烯从多层到单层的转变经历了刻蚀-"自对准"-融合过程。这种两步CVD方法不仅为快速生长均匀单层石墨烯薄膜开辟了新途径,也为其他二维材料(如单层六方氮化硼)均匀单层的可控生长提供了重要参考。
关键词: 薄膜、二维材料、化学气相沉积、层数、石墨烯
更新于2025-11-14 17:03:37
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通过扫描拉曼光谱法测量的升华生长SiC层厚度
摘要: 我们在导电碳化硅衬底上生长了同质外延高阻碳化硅层。我们开发了一种通过扫描共焦拉曼光谱(SCRS)测定生长层厚度的方法。同时我们在碳化硅层上生长外延石墨烯以标记样品顶面,并将顶面位置与瑞利散射(RS)相关联。通过纵光学声子(LO)向耦合LO声子-等离子体激元拉曼模式的转变来探测高阻碳化硅层与导电碳化硅衬底之间的界面。采用椭圆偏振法和二次离子质谱(SIMS)对层厚测量结果进行了验证。研究表明,SCRS方法具有优异的横向和纵向分辨率,能避免基于临时模型得出的错误结论,且易于实施。
关键词: 碳化硅层厚度、石墨烯、拉曼光谱
更新于2025-11-14 15:19:41
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利用石墨烯修饰的PbSe纳米棒简易提升体异质结太阳能电池性能
摘要: 首次报道了一种通过将石墨烯(G)修饰的硒化铅(PbSe)纳米棒引入其活性层,从而提高基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)和[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯(PC61BM)的体异质结(BHJ)太阳能电池光电转换效率(PCE)的有效方法。采用水热法合成了原始PbSe及不同石墨烯含量的PbSe:G复合材料,并阐明了其形成机理。系统研究表明,随着石墨烯含量增加,PbSe:G的晶粒尺寸增大。通过引入原始PbSe,基于P3HT:PC61BM的经典BHJ太阳能电池PCE从2.32%提升至2.57%;而引入特定石墨烯配比的PbSe:G时,PCE可进一步提升至最大值5.16%。研究还考察了该BHJ太阳能电池的外量子效率,并基于扫描电子显微镜、原子力显微镜检测到的活性层形貌变化及其紫外-可见吸收测量结果,对光伏参数进行了讨论。
关键词: 石墨烯、光学吸收、硒化铅纳米棒、表面形貌、体异质结太阳能电池
更新于2025-10-22 19:40:53
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用于光伏应用的高级石墨烯基透明导电电极
摘要: 研究人员探索了采用不同构型单层石墨烯的新型透明导电电极(TCEs)架构,旨在提升硅异质结(SHJ)电池前表面透明接触层的性能。在SHJ技术中,前电极还承担着抗反射(AR)涂层的附加功能。本研究将不同透明导电氧化物(TCO)薄膜与单层石墨烯以多种构型组合,制备出专门优化设计的先进透明电极——该电极能最大限度降低宽波长范围和入射角下的表面反射率,并改善电学性能。初步分析表明,TCEs的光电特性强烈依赖于:(i) 不同薄膜的沉积顺序或石墨烯转移顺序;(ii) 所采用的特定TCO材料。结果显示,当三层石墨烯叠加于80纳米厚ITO薄膜表面时电学性能显著提升。这种最优TCE的方阻低至55 Ω/□,平均电导高达13.12 mS。此外,该TCE的光谱反射率加权值也降低了2-3%。当前研究成果明确表明,该方法能显著改进透明电极并进一步提升硅异质结电池性能。这些阶段性成果为通过优化TCE来增强SHJ接触技术性能开辟了新途径。
关键词: 透明电极、硅异质结太阳能器件、石墨烯
更新于2025-10-22 19:40:53
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电解门控WS?/石墨烯纳米复合材料的渗流效应
摘要: 导电与非导电纳米粒子的混合网络在需要快速电荷传输的多种应用中展现出潜力。虽然网络电导率与导电质量分数(Mf)的依赖关系已明确,但迁移率和载流子密度随Mf的变化规律尚不清楚——这一点尤为重要,因为添加石墨烯可能提升半导体纳米片网络晶体管的迁移率。本研究采用电解门控技术,探究了喷涂法制备的石墨烯/WS?纳米片复合网络的输运特性。随着石墨烯Mf增加,我们发现电导率和载流子密度均符合渗流理论规律,其渗流阈值(~8体积%)和指数(~2.5)与既往报道一致。值得注意的是,迁移率仅从WS?网络的~0.1 cm2/Vs小幅提升至石墨烯网络的~0.3 cm2/Vs,这归因于WS?-WS?结与石墨烯-石墨烯结的电阻相近。此外,晶体管的开态与关态电流均遵循渗流理论随Mf变化,在渗流阈值处出现陡变。通过拟合发现,仅WS?网络的电流在门控时显著改变,导致开态-关态比在渗流阈值处从~10?骤降至高Mf区的~2。综合这些结果表明:向半导体网络添加石墨烯并非提升晶体管性能的有效策略,因其对迁移率的改善远不及对开关比的损害。
关键词: 石墨烯,离子液体,薄膜晶体管,二硫化钨,载流子密度,复合材料,迁移率,印刷电子学
更新于2025-10-22 19:40:53
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基于液相剥离法的石墨烯导电胶简便绿色合成法
摘要: 在本研究中,我们报道了一种简便且环保的工艺,通过液相剥离法从石墨中合成高质量少层石墨烯(FLG)。我们对所得FLG进行了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱等表征。SEM结果显示合成的FLG横向尺寸为1-5微米;TEM和AFM结果表明超过80%的石墨烯层数小于10层。最令人惊讶的是,石墨与FLG的D/G比分别为0.15和0.19,相近的D/G比表明液相剥离过程产生的结构缺陷极少。我们测试了不同石墨/聚偏氟乙烯(PVDF)及FLG/PVDF配比复合薄膜的电子导电性和电阻值。值得注意的是,在相同配比下,FLG/PVDF复合材料性能显著优于石墨/PVDF复合材料。此外,烧结后处理对提升电子导电性起到关键作用(提升85%)。成分优化的FLG/PVDF薄膜展现出81.9 S·cm?1的电导率。这些结果表明,所开发的FLG/PVDF复合粘合剂有望成为导电胶粘剂的潜在候选材料。
关键词: 导电胶、液相剥离、石墨烯、柔性、聚偏氟乙烯
更新于2025-09-23 15:23:52