A Facile One‐step Method to Produce Graphene–CdS Quantum Dot Nanocomposites as Promising Optoelectronic Materials

上海大学纳米化学与生物学研究所张清然推荐的文章：

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DOI：10.1002/adma.200901920

URL：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.200901920/full

A Facile One‐step Method to Produce Graphene–CdS Quantum Dot Nanocomposites as Promising Optoelectronic Materials

感谢Wiley Online Library提供这次难得的机会给我与大家分享这篇文章。近年来，基于石墨烯的各种纳米复合物一直是材料领域研究的热点，特别是一些金属的氧化物与硫化物石墨烯复合材料的制备。虽然之前很多研究工作都在发展新的石墨烯金属硫化物纳米粒子的制备方法，但是由于用氧化石墨烯作为反应原料需要在之后的过程中使其还原后得到更好的电子传输性能，以及在硫化物纳米粒子硫源的选择上存在诸多影响，一直没有一种简便而高效的制备方法能够一步制备出形貌良好且光电化学性能优异的金属硫化物石墨烯复合材料。本文中，上海大学的曹傲能教授课题组发展了一种利用DMSO作为溶剂一步合成CdS量子点与石墨烯复合材料的方法，该方法发表在材料领域的著名期刊Advanced Materials上，累计被引用次数415次，是基于石墨烯的复合材料的报道中最具代表性的文章之一。文章中通过独创性地使用DMSO作为反应溶剂，使得在180度溶剂热反应过程中DMSO所释放的硫化氢既可以作为还原剂还原均一分散在DMSO中的氧化石墨烯，同时又可以作为硫源供硫化镉的生长使用。该方法很好地规避了如水合肼等还原剂在还原氧化石墨烯中的应用，又同时解决了硫化镉硫源选择的问题，这种快捷简便的合成方法使得CdS量子点石墨烯复合物的大规模研究应用成为可能，从而推动了这一方面材料的探究和优化工作的进行。利用该方法合成的CdS量子点在石墨烯表面有着良好的分散性（图2），尺寸均一且具有良好的荧光响应能力。该方法利用DMSO还原的氧化石墨烯表现出了优异的电子传输性能，使得硫化镉量子点的荧光在与石墨烯复合后产生的减弱现象十分明显。

图1. （a）一步法合成CdS量子点石墨烯复合材料示意图；（b）DMSO中溶剂热还原氧化石墨烯示意图；（c）反应样品处理示意图。

图2. 硫化镉量子点石墨烯复合材料的结构与形貌。

推荐理由：这一方法在石墨烯复合材料的合成中具有开创性意义，之后的许多研究工作都参照这篇文章中的方法对硫化镉等金属化合物与石墨烯的复合进行改性，从而引领了这个领域内研究的发展，给人以醍醐灌顶之感，使很多基于石墨烯复合材料的合成走出了先前合成困难、产量低的瓶颈期，走出了一篇新的天地。这篇文章合成的新颖性就在于溶剂的选择，用一种反应中既可以做还原剂又可以做硫源的物质同时满足了合成中需要的条件，使得反应在可控的范围内进行，为我们今后的研究工作拓展了思路。