1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 简介

石墨烯是一种sp²轨道杂化的单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状的碳质新材料，厚度只有0.335nm，相当于一根头发直径的20万分之一，是构建其他维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元^[1]。将二维的石墨烯转变成尺寸小于10nm的石墨烯量子点（graphene quantum dots，gqds），或将石墨烯功能化都能有效地调整石墨烯的带隙。gqds拥有石墨烯和量子点双重的优异性能，不含重金属元素，具有低毒性和良好的生物相容性^[2]。gqds中的π-π共轭网络和丰富的表面含氧官能团使其具有很好的表面连接性能和很大的比表面积。gqds相对于无机半导体量子点来说，更容易调控，表面官能团丰富，易于功能化，具备较高的荧光量子效率，它既具备良好晶格结构，又存在单层或者少许几层的类似石墨烯的结构，通过参杂又会赋予其更多新奇的光学性质。

二氧化锡 (sno₂)是一种宽禁带 n型金属氧化物半导体材料。sno₂晶体属于 四方晶系正方形晶体，晶体呈双锥状、锥柱状，有时呈针状，为金红石结构，其晶格常数为a=b=0.4738nm，c=0.3187nm。纯sno₂的理论密度为6.95g/cm，在常温下表现为绝缘状态，电阻率很高，电学、光学和气敏性能等难以满足使用要求^[3]。对二氧化锡进行掺杂后，其性质有显著变化，具有高导电率、高透射率以及较好的气敏特性等。

1.2 研究现状

石墨烯量子点（gqds）是继富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后又被发现的一种尺寸＜10nm、表面富含有机官能团的，具有荧光性的新型炭纳米材料^[4]。gqds除了具有优异的光学性能外，还具有无毒无害、生物相容性好等优势，目前已经广泛应用于生物成像^[5]、传感器^[6]、拉曼增强^[7]、疾病检测^[8]、药物运输^[9]、催化剂^[10]以及光电器件^[11]等各个领域。越来越多的研究者发展新的技术来制备性能优异的量子点，目前主要包括电弧放电法、化学切割法、激光刻蚀法、电化学合成法、热分解法、微波辅助法、水热合成法以及模板法等。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

石墨烯量子点具有独特的电子结构、原子层厚度与量子点尺寸效应，构筑石墨烯量子点基复合材料是目前众多领域研究的热点。sno₂纳米颗粒因具备传统半导体材料所具有的优异的物理性质和化学性质，在太阳能电池、液晶显示、光电子装置、与气体传感器等领域得到广泛应用。因此研究如何将石墨烯量子点与纳米材料复合，结合两者的优异性能，是一项具有重要理论价值和潜在应用前景的课题。本课题以天然鳞片石墨为原料，采用一步溶剂热法制备石墨烯量子点/sno₂复合材料，通过各种现代测试手段对复合材料进行表征与测试，研究不同比例的石墨烯量子点对复合材料光电性能的影响。

完成的主要任务及要求：

1. 掌握国内外石墨烯及石墨烯量子点负载sno₂研究现状。

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   3. 研究计划与安排

   第1－3周： 查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告。

   第4－13周：论文实验。

   第14－15周：实验结果分析。

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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1]吴春霞, 宋泽琳. 一步水热法合成的石墨烯量子点及其在锰离子探测中的应用[j]. 发光学报, 2015, 36(4):413-418.

   [2]牛玉生, 孙丰月. 绿色、低成本球磨-水热法制备石墨烯量子点及其应用研究[j]. 分析化学, 2017, 45(7):996-1004.

   [3]李振昊, 李文乐, 孔繁华,等. 掺杂二氧化锡的应用研究进展[j]. 化工进展, 2010, 29(12):2324-2329.

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