提供了一种快速制备氧化石墨烯(GO)薄膜的方法,并通过调节GO薄膜的含氧量来调控其能级结构.采用阳极电泳及阴极电化学还原联用的方法在F掺杂Sn O2(FTO)导电玻璃上制备出不同层数及含氧量的GO薄膜,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见(UV-Vis)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱及电化学分析对样品进行表征.用20-350 s不同时间电泳沉积得到层数约为77-570层的GO薄膜.经过不同时间阴极还原的GO薄膜的禁带宽度为1.0-2.7 e V,其导带位置及费米能级也随之改变.GO作为p型半导体,与FTO导电膜之间会形成p-n结,在光强为100 m W·cm-2的模拟太阳光照射下,电泳300 s且电化学还原120 s时GO薄膜阳极光电流密度达到5.25×10-8A·cm-2.
采用阳极电泳法,在氧化锌(ZnO)衬底上沉积氧化石墨烯(GO)以形成GO-ZnO双层复合膜;采用阴极恒电位法,对复合膜上的GO进行还原。对不同还原时间的GO,通过X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对其结构变化进行表征,采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度法和电化学测试手段对其能级演变进行考察,并对两者的对应关系进行了讨论。研究发现,当GO膜达到最大还原态后,随还原时间增加还会出现进一步的结构转变,并最终碎裂生成边缘羧基增多的小尺寸GO。GO能隙均减小至可见光范围,其能级位置及半导体极性也产生了不同的改变。由对复合膜的光电化学测试可见,除1800 s GO能级不再与ZnO匹配外,60 s到600 s GO-ZnO复合膜均可作为阳极光电极进行太阳光电转换。对光电性能差异的讨论则可得,GO膜碎裂造成叠层形貌向无序形貌的转变有利于光电转换性能的提升。
