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《2017年第九届全国青年计算物理学术会议论文集》2017年
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卟啉敏化石墨烯量子点光吸收增强的理论研究

高峰  杨传路  王美山  马晓光  徐钦峰  
【摘要】:纳米复合材料具有优越的光电性能,特别适用于光催化、太阳能电池材料,因而由不同的量子点组成的纳米杂化材料的研究已引起广泛关注。而石墨烯量子点和卟啉作为典型量子点和配体,都具有独特的结构和光电特性,能够被用来设计下一代光伏材料。石墨烯量子点带隙拥有量子限制效应并表现出很强的光致发光,同时具有很多独特的电子特性,使它成为一种很有前途的新一代超薄光电器件和电子器件的候选材料。另一方面,卟啉是由多种金属和非金属组成的各种各样的复合物。卟啉具有优异的光学和电子性能,可通过引入功能化基团或金属离子改变特性。这一特点使卟啉在太阳能转换,纳米电子电路和光催化等方面有巨大的潜在应用优势。特别是,卟啉被用来功能化碳纳米材料如碳纳米管和石墨烯,所得到的复合杂化材料具有优良的性能。目前已经有一个石墨烯量子点与三个对称的卟啉组成的纳米复合材料的研究报道~([1]),但是不同数量的石墨烯量子点和卟啉组成的纳米复合材料还没有研究,还未发现由它们组成的最佳光吸收的复合纳米结构。我们研究了由不同数量的石墨烯量子点(C_(54)H_(18),GQD)和四苯基卟啉(TPP)组成的GQD-TPPs、TPP-GQDs两类纳米复合结构的光吸收。首先利用Gaussian 09程序里的杂化密度泛函B3LYP和LanL2dz基函数组,优化获得了这些纳米复合体系的几何结构,并通过频率分析证实了它们的能量稳定性。再用Octopus软件包中的含时密度泛函(TDDFT)方法计算这些纳米复合结构的光吸收特性,得到了各个复合结构的光吸收的曲线。结果表明,在红外范围内所有的纳米复合结构都表现出明显的光吸收,并且随着组成纳米复合结构的石墨烯量子点或卟啉数量的增加,光吸收有明显的增强。对GQD-TPPs类的纳米复合结构,随着TPPs的数量增多,纳米复合结构的光吸收能力随之增强,但不是无限制的增强,会观察到饱和效应。GQD-3TPPs的吸收比GQD-4TPPs强一点点。我们还发现,GQD-TPPs类纳米复合结构一般比TPP-GQDs类纳米复合结构的吸收强。
【作者单位】:鲁东大学物理与光电工程学院
【关键词】:纳米复合结构 石墨烯量子点 四苯基卟啉 光吸收
【基金】:国家自然科学基金(NSFC-11574125,NSFC-11374132) 山东省泰山学者工程专项(ts201511055)资助
【分类号】:O471.1;TB383.1
【正文快照】:
卟啉敏化石墨烯量子点光吸收增强的理论研究@高峰$鲁东大学物理与光电工程学院!烟台264025 @杨传路$鲁东大学物理与光电工程学院!烟台264025 @王美山$鲁东大学物理与光电工程学院!烟台264025 @马晓光$鲁东大学物理与光电工程学院!烟台264025 @徐钦峰$鲁东大学物理与光

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