PVP@rGO纳米复合材料中的光电协同调制技术及其在先进光电探测器中的应用

《Energy Technology》：Synergistic Optical and Electrical Modulation in PVP@rGO Nanocomposites for Advanced Photodetector Applications

rGO与PVP复合材料的制备及其光电性能研究表明，通过改进Hummers法合成的GO经还原得到rGO，与PVP形成均匀分散的纳米复合材料。XRD、FTIR、SEM和UV-Vis分析显示rGO具有 turbostratic结构，平均晶粒尺寸4.5nm，氧官能团减少，rGO均匀分散且光学带隙随含量增加。基于该材料的光探测器在375nm激光下表现出98.39 A·W?1的高光响应度和1.12×1012 Jones的检测灵敏度，证实其高效光电流转换能力，为新型光电器件开发提供新思路。

　　

摘要

还原氧化石墨烯（rGO）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是开发先进纳米复合材料的理想材料，因为rGO具有优异的导电性，而PVP能够稳定纳米材料的分散体系。在本研究中，我们介绍了PVP@rGO纳米复合材料的合成、表征及其光电性能。氧化石墨烯（GO）通过改进的Hummers方法制备，并被还原为rGO，随后将其掺入PVP中形成稳定的复合材料。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见光谱对PVP@rGO复合材料进行了表征。XRD图谱显示rGO在25°附近有一个宽的（002）反射峰，表明其具有层状石墨结构。根据Debye-Scherrer方程计算出的平均晶粒尺寸约为4.5纳米，这表明复合材料中的纳米片层部分发生了重排。FTIR光谱表明GO已成功还原为rGO，其中含氧基团消失，出现了特征性的C≡C键。SEM成像显示rGO在PVP基体中均匀分散；紫外-可见光谱分析表明随着rGO含量的增加，材料的光学带隙发生了变化。所制备的横向型光电探测器在375纳米激光照射下表现出强烈的、稳定的光电流响应，其光响应度为98.39 A/W?1，特定灵敏度为1.12 × 1012 Jones，光敏度为1.37 × 103。这些结果证明了PVP@rGO纳米复合材料在光电流转换方面的优异性能，凸显了其在下一代光电和光检测应用中的巨大潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。