1．目的及意义

1.1量子点

量子点因其独特的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应而使其在力、热、光、电、磁等方面均表现出异于宏观材料的独特性质，故而成为材料学的研究热点^[1]。量子点（QDs），也称为半导体纳米晶体，是一种直径在1和10nm 之间的半导体纳米颗粒^[2]，由周期组II-VI或III-V的元素组成。量子点是一种准三维纳米材料，三维尺寸均为10 nm 或更小，因此内部电子的迁移率在所有方向的纳米尺度内受到限制。关于常规荧光染料，QDs具有独特的光学性质，例如良好的荧光稳定性，Stokes位移较大。特别的是，由于其尺寸 依赖性质和在光学、催化剂、电子学等领域潜在的应用^[3-7]，因此具有不同尺寸的半导体纳米材料引起了广泛的研究。研究发现粒子的尺寸逐渐减小到纳米尺寸，能带能量可以从零或小的负值变化到正值^[8-9]，这样的材料在近红外和生物医药成像上有重要的应用^[10]。

1.2 金属硫化物与超级电容器

众所周知，超级电容器是目前最为热门的电荷存储设备^[11-12]，具有许多优势，如低成本、环保、工艺简单、高稳定性、快速的充电/放电过程和较长的循环寿命^[13-15]。根据能量存储机制，超级电容器可分为电双层超级电容器和法拉第超级电容器。其中，双电层电容器由溶液和电极之间的界面形成的双电层结构产生。法拉第电容是由电极/电解质界面的双电层上的快速法拉第电荷转移反应而获得的电容。由于法拉第电容器通过氧化还原反应储存电能，原理类似于电池，因此法拉第电容器的能量密度远高于双电层电容器的能量密度。然而，由于法拉第电容器的电化学反应仅在电极材料表面或表面附近的非常小的尺寸范围内发生，因此法拉第电容器的能量密度远低于电池的能量密度。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素，用于组成双电层电容器或法拉第电容器。电极材料通常应选自具有大比表面积，良好导电性和对电解质的化学惰性的材料，碳材料，金属氧化物和导电聚合物通常用作超级电容器的电极材料。然而，这些碳基电容在双电层电容器中表现不佳，它们之间的比电容通常小于200 F / g，因为溶液中的电解质对碳表面的可接近性有限^[16]。幸运的是，金属氧化物和纳米结构金属硫化物可以增加从电解质到电极的离子嵌入的容量和速率，反之亦然^[17]。最近，已经报道了用作电容器材料的金属硫化物纳米材料如NiS ^[18]，Co₃S₄ ^[19]，CuS ^[20]，SnS ^[21]和ZnS ^[22]。由II族和VI族元素形成的硫化汞（HgS）具有两种结构类型：α-HgS（六方晶体）和β-HgS-（立方晶体），β-HgS是窄带（带隙0.5eV）半导体材料^[23]。石墨烯可以显着降低β-HgS的带隙，因此β-HgS-石墨烯纳米复合材料可以用作超级电容器的有效电极材料^[24-25]。近年来，β-HgS- QDs的高质量合成方法主要包括有机金属热分解法，微波合成法，溶剂热法和水合成法。不幸的是，上述方法取决于高温和能量消耗。

本项目将探究一种工艺简洁和能耗较低的新方法，可以快速制备β-HgS-石墨烯纳米复合材料，为β-HgS-石墨烯纳米复合材料提供了更多的潜在应用。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1实验内容

1.本研究拟采用2-巯基丙酸通过一锅法制备β-HgS量子点，研究其在不同条件下，如溶液pH、配体/Hg比例和温度等因素对制备β-HgS量子点化学性质的影响，寻找最佳的合成方案。

2.在最佳HgS量子点合成方法的基础上，拟采用采用水溶剂法制备β-HgS-石墨烯复合材料，探究石墨烯与β-HgS量子点复合材料物理化学性能，寻求最佳复合方案。

3. 采用不同的测试方法分析已制备的β-HgS量子点和β-HgS-石墨烯复合材料各项性能，如采用高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线晶体衍射（XRD）和动态光散射（DLS）对其结构和形貌进行表征；采用紫外-可见（Uv-vis）吸收光谱、傅里叶红外光谱（FT-IR）、紫外-可见-近红外荧光光谱对其光学性质进行表征。

2.3技术路线

2.3.1 实验试剂及耗材