[发明专利]一种具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜

说明书

本发明公开了一种具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜的制备方法及其应用。本发明先将聚吡咯包覆石墨烯量子点，再将金纳米粒子修饰在聚吡咯包覆石墨烯量子点表面，进而将石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子复合材料分散在聚乙烯醇水溶液中，通过旋涂得到石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜。该复合纳米薄膜中聚吡咯有效降低石墨烯量子点与金纳米粒子的聚集，石墨烯量子点与金纳米粒子改善载流子的传输能力；该复合纳米薄膜可作为电活性中间层用于构造信息存储器件，通过调控复合纳米薄膜中聚乙烯醇的含量，可调控基于该复合纳米薄膜的存储器件的存储性能。

技术领域

本发明涉及功能复合材料、电子存储器件领域，尤其涉及一种具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜的制备方法及其应用。

背景技术

信息产业是本世纪最为核心的产业之一。随着信息技术的发展，超大容量传输，超快运算速度，以及超高密度存储已经成为信息产业追求的重要目标。信息存储材料正从本体材料向着薄层、超薄层材料发展，从无机化合物材料向着有机复合材料、微纳结构材料发展。存储材料是信息产业发展的基础与先导。存储材料是一类用于构造各种存储器的能够用于记录与存储信息的材料，这类材料在一定外场作用下会发生从一种状态到另一种状态的突然变化，并能保持变化后的状态。这两种状态在某些物理性质上有着很大的区别，采用有两个数码“0”和“1”的二进制来表示存储器件的两种状态，从而实现信息存储。传统的无机化合物材料通常利用化学气相沉积成膜，制作工艺复杂，成本较高，难以实现材料结构的分子设计与调控。而有机无机复合材料可进行分子结构设计，通过溶液法制备成膜，工艺要求简单。

近年来，具有独特物理化学性能的石墨烯与金纳米粒子受到了广大科学家的重视。但是由于石墨烯与金纳米粒子的比表面积很大，纳米粒子之间相互作用导致其相互吸引而团聚，必须将其分散在其他基体中减弱它们的聚集。因此，将石墨烯与金纳米粒子均匀分散其他材料中，实现它们的有效复合，减弱石墨烯与金纳米粒子的聚集情况，改善载流子在复合材料中的传输，有望应用在光电器件、生物医疗、传感器等领域。

有鉴于此，本发明提出一种具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜的制备方法及其应用。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜的制备方法及其应用，该复合纳米薄膜中聚吡咯有效降低石墨烯量子点与金纳米粒子的聚集，石墨烯量子点与金纳米粒子改善载流子的传输能力；该复合纳米薄膜可作为电活性中间层用于构造信息存储器件，通过调控复合纳米薄膜中聚乙烯醇的含量，可调控基于该复合纳米薄膜的存储器件的存储性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1)通过化学方法制备石墨烯量子点；

2)分别将20-50mg石墨烯量子点、70μL吡咯、230mg过硫酸铵加入10-20mL的水中，在0-4℃下搅拌24-48小时，离心、洗涤、烘干后得到聚吡咯包覆石墨烯量子点；

3)将10-20mg聚吡咯包覆石墨烯量子点加入含有表面活性剂的100mL水中，再加入浓度为10mg/mL的高氯酸金水溶液1-2mL，在0-4℃下搅拌1-2小时，离心、洗涤、烘干后得到石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子复合材料；

4)将20-40mg石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子复合材料加入体积为10-30mL浓度为10mg/mL的聚乙烯醇水溶液中，超声分散1-3小时后，将上述溶液以转速2000-3000转/分钟旋涂在基底表面，即得到具有存储效应的石墨烯量子点/聚吡咯/金纳米粒子/聚乙烯醇复合纳米薄膜。

作为上述技术方案的改进，进一步包括下列技术特征的部分或全部：