通过275 K下的可控氧化工艺制备的具有紫蓝发光特性的石墨烯氧化物多层结构

《Coatings》：Graphene Oxide Multilayers with Violet-Blue Luminescence Fabricated Through Controlled Oxidation at 275 K

　　

摘要

通过Hummers方法制备了多层氧化石墨烯（GO），并对氧化剂的添加进行了严格控制。在合成过程中，前体物质被浸入冰浴中，以保持氧化阶段I和II的温度约为275 K；温度通过位于冷却浴内的热电偶进行测量，该热电偶直接接触装有反应物的真空过滤烧瓶。与多种Hummers合成方法不同（这些方法在初始氧化阶段保持恒定温度，而在第二阶段继续供热），我们的装置在整个过程中都处于低温状态。对制备出的GO的成分、结构和光学性质进行了详细分析，发现其在380–480 nm区域具有明显的光致发光现象。这一特性对其未来在光电子学领域的应用具有潜在价值。X射线衍射（XRD）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）分析表明，该材料的结构由sp³骨架和sp²畴组成。拉曼光谱显示I_D/I_G比值为2.7，这可能表明该材料存在大量结构缺陷或极小的sp²石墨烯畴。此外，2D能带的去卷积处理表明GO中存在多层结构。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析识别出了与GO相关的所有官能团。观察该材料的光致发光现象，发现其发光峰位于紫蓝色区域，可能的机制与文献中描述的sp²畴与基底平面缺陷之间的能级跃迁有关，或者是由量子限制效应引起的。绿色发光的减弱可能是由于sp²态与氧相关官能团之间的能级跃迁所致。