1.1 研究目的

石墨烯是由碳原子紧密连接而成的蜂窝状单层二维材料，具有优越的物理化学性能如高比表面积、高载流子迁移率、精良的机械灵活性、良好的热化学稳定性以及对环境友好的特征。而当粒子尺寸进入纳米量级时，其大量的界面和高度弥散性通过短程扩散途径使得材料具有高的扩散率，因而具有独特的纳米效应，包括小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应。

石墨烯量子点的尺寸一般在100nm以下，在某些方面表现出比石墨烯和氧化石墨更加优异的性质。石墨烯量子点比表面积大，是非常好的电子接受和传输体，在电化学领域有很好的应用前景。因其良好的生物相容性、化学惰性、光致发光性能和上转化发光性能等，己经在生物成像、光电器件、光催化、生物传感、燃料电池、重金属离子检测等领域展现出了广阔的前景。

半导体纳米材料因独特的性质呈现出尺寸效应、介电限域效应以及表面效应等一系列纳米效应，使其在光学以及光电转换等领域得到了广泛关注与应用。当石墨烯量子点修饰半导体纳米材料表面形成石墨烯量子点-半导体纳米复合材料时，这类复合材料兼容了半导体纳米材料以及石墨烯的优点，因此石墨烯量子点-半导体复合材料在电化学、光催化、光电转换器件、电池和电容器等领域尤其是在催化剂、能量存储设备等领域潜在应用前景良好

1.2 研究意义

石墨烯量子点独特的力学、热学和电学性质，使其成为半导体的理想载体之一，石墨烯量子点与半导体的结合近年来已成为材料领域的研究热点。半导体纳米材料负载在石墨烯量子点上，石墨烯量子点可以提供半导体光生电子快速转移的通道，减少电子回落的几率，从而提高了半导体化合物光电性能。若是使其作为纳米级组分修饰到掺杂ZnS半导体中能有效改善掺杂ZnS半导体在力、热、光、电和磁等方面的性能。这类复合材料兼容了掺杂ZnS半导体纳米材料以及石墨烯的优点，因此石墨烯量子点/掺杂ZnS半导体复合材料在电化学、光催化、光电转换器件、电池和电容器等领域拥有广袤的天空。

1.3 国内外研究现状

ZnS作为一种重要的宽带隙半导体材料(禁带宽度为3.6~3.8eV)，具有一些独特的电学、荧光和光化学性能，在许多领域有着广泛的应用前景，向ZnS基体中引入其他具有不同的跃迁激发能和禁带宽度的元素开始受到广泛关注。现阶段掺杂的途径主要有两条，一是向ZnS晶体中引入不同种类元素，使其晶体结构发生改变这种改变可以使ZnS材料的导电能力增强，也可以提高电子跃迁的带隙能，打到改进ZnS光电性能的目的；二是通过引入含有掺杂元素的薄膜等外部的限制条件，控制ZnS材料本身的不利变化，达到改进ZnS性能的目的。掺杂的元素种类多种，比如金属良导体Mn、Fe、Ag、Al等元素以及稀有金属Ga、Tb、Sm等元素，有报道指出通过掺杂这些元素可以提高ZnS半导体材料的光致发光以及光电化学性能，同时也可以改善ZnS的结构性能。

但是掺杂ZnS半导体材料仍然具有电子传输能力弱，光激发电子易与空穴复合的缺点，为了解决这问题有研究者开始将石墨烯引入，制备出了石墨烯、掺杂ZnS复合材料。这虽然提高了电子迁移速率，防止了电子与空穴的在复合，但由于石墨烯材料通常为微米级，这又限制了这种复合材料在纳米尺寸领域的应用，于是石墨烯量子点与掺杂ZnS复合材料开始成为现在研究的热点。