石墨烯-上轉(zhuǎn)換納米晶復合材料的光電及光熱特性研究

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1、密級：公開中圖分類號：O453碩士學位論文石墨烯-上轉(zhuǎn)換納米晶復合材料的光電及光熱特性研究研究生：王遜導師：劉云新學科：物理學研究方向：凝聚態(tài)物理2018年06月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterResearchonPhotoelectricandPhoto-thermalPropertiesoftheGraphene-upconversionnanocrystallineCompositesCandidate：XunWangSupervisorandRank：YunxinLiuProfessor石墨烯-上轉(zhuǎn)換納米晶復合材料的光電

2、及光熱特性研究學位類型學術(shù)型學位作者姓名王遜作者學號15010801005學科（專業(yè)學位類別)物理學研究方向（專業(yè)領域）凝聚態(tài)物理導師姓名及職稱劉云新副教授實踐導師姓名及職稱劉云新副教授所在學院物理與電子科學學院論文提交日期2018年06月學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名：日期：年月日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書

3、本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南科技大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導師簽名：日期：年月日摘要稀土上轉(zhuǎn)換納米晶（UCNPs）具有獨特的熒光特性、化學與物理性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢，并且可承受高溫、高壓和高功率條件下的紅外激光輻射和紫外線輻射，受到了國內(nèi)外材料研究工作者的青睞。目前，稀土上轉(zhuǎn)換納米晶在生物體內(nèi)熒光標記、納米探針檢測、光電

4、材料與器件等領域具有重要的應用，在工業(yè)生產(chǎn)和市場規(guī)模不斷壯大的過程中，上轉(zhuǎn)換納米晶將應用到其它新興技術(shù)領域。本論文主要闡述了上轉(zhuǎn)換納米晶在光電材料和器件上的應用，制備了上轉(zhuǎn)換納米晶及石墨烯-納米晶復合材料，并對上轉(zhuǎn)換納米晶的光學特性以及石墨烯-納米晶復合材料的光電特性和光熱特性進行檢測。論文的主要內(nèi)容如下：（1）制備了上轉(zhuǎn)換納米晶：通過溶劑熱法合成尺寸均勻，上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度較高的NaGdF4:18%Yb3+/2%Er3+納米晶。該納米晶在980nm的紅外光激發(fā)下可發(fā)出明顯的可見光。0.5W/cm2和1.0W/cm2的紅外激發(fā)功率對NaGdF4:18%Yb3+/2%Er3

5、+上轉(zhuǎn)換納米晶的熒光效率影響較明顯。（2）制備了石墨烯-上轉(zhuǎn)換納米晶復合材料：利用光譜儀檢測了其光學特性，UCNPs比其它五種納米晶石墨烯復合材料的熒光特性要好很多，但五種復合材料中，只有UCNPs@GR(1：1)的熒光特性較好，并且在1.0W/cm2紅外激光激發(fā)下UCNPs@GR(1：1)的熒光強度與UCNPs較為接近。（3）利用功能電源電表檢測電流強度：發(fā)現(xiàn)只有UCNPs@GR(1：1)的V-I圖像為線性，其它的V-I圖像都是非線性。并且UCNPs@GR(1：5)的導電性是石墨烯的一半，但均高于其它復合材料。下面進一步測試其光電特性。（4）進行光電特性檢測：當紅外

6、激光功率從0.4W/cm2變化到0.6W/cm2時，UCNPs@GR(1：5)的光電效應十分明顯，并且可以產(chǎn)生大量的光電流，紅外激光激發(fā)下產(chǎn)生的最大光電流為0.01安培，比未用紅外激光激發(fā)下產(chǎn)生的電流大1倍，跟石墨烯的導電能力相當。說明UCNPs@GR(1：5)是更適合的光電材料。下面進一步測試其光熱特性。（5）進行光熱特性檢測：在紅外激光以及紅外激光和電壓共同作用下，UCNPs@GR(1：5)有比較明顯的光熱效應，并且紅外激光的作用時間和激光功率都對光熱效應有影響。在紫外線的照射下UCNPs@GR(1：5)沒有明顯的光熱效應。關(guān)鍵詞：上轉(zhuǎn)換；納米晶；石墨烯；復合材料

7、；光電效應iiiAbstractRareearthupconversionnanocrystals(UCNPs)havetheuniqueadvantagesoffluorescencecharacteristics,chemicalandphysicalpropertiesstability,andcanwithstandinfraredlaserradiationandultravioletradiationunderhightemperatureandhighpowerconditions,andarefavoredbydomesticandf