半导体纳米晶超晶格结构的化学调控及热稳定性的研究

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纳米晶超晶格是一类重要的纳米材料,它往往体现出既不同于块材也不同于单个纳米晶的独特的性质。在纳米晶的超晶格中,纳米晶按照一定的取向有序排列。它的性质不仅仅取决于纳米晶本身的性质而且还与纳米晶超晶格的结构以及纳米晶之间的光、电、磁等信号的耦合和传输有关。目前人们已经制备出了球形纳米粒子的超晶格、一维纳米晶的超晶格、二维纳米片的超晶格,甚至二元纳米晶的超晶格。这些超晶格的制备都是依靠调控构晶单元之间的内在的物理相互作用,例如:范德华力、静电力、粒子表面分子间的相互作用等来实现的。近年来,有文献报道,通过调控压力、温度等外在的物理因素也可以实现对纳米晶超晶格的结构的调控。然而,我们是否可以通过利用化学反应或化学吸附等化学的手段来实现对纳米晶超晶格的结构的调控呢?另外,由于纳米体系在热力学上是不稳定的体系,纳米晶超晶格材料的结构稳定性在很大程度上取决于它的热稳定性。那么纳米晶超晶格的热稳定性高么,影响它的热稳定性的因素有哪些呢?本论文以Cu2S及Ag2S纳米晶的超晶格为研究对象,利用阴离子在不同晶面的吸附能力不同来调控超晶格的结构。同时,对Cu2S纳米晶的超晶格的热稳定性以及相关影响因素进行了研究。本文从以下几个方面进行了探索:1.利用热分解铜与巯基羧酸复合物的方法来制备Cu2S纳米晶的超晶格,在反应中引入无机阴离子来调节超晶格的结构。实验表明当在反应体系中引入氯离子时,得到的产物是Cu2S纳米线的阵列,而未引入氯离子的体系得到的产物是Cu2S纳米粒子形成的面心立方的超晶格。此外,通过理论计算,证明了是氯离子和巯基羧酸在Cu2S纳米晶的不同晶面的吸附能的不同导致超晶格的结构不同。2.通过热分解醋酸银与十八硫醇复合物来制备Ag2S纳米晶的超晶格,通过引入碘离子来调控Ag2S纳米晶超晶格的结构。实验表明当体系中含碘离子时,得到Ag2S纳米线的阵列,而不含碘离子时得到的是Ag2S纳米粒子的超晶格。该实验充分显示,利用阴离子来调控纳米晶超晶格的结构,是一个具有普适性的方法。3.通过热分解Cu(acac)2与十二硫醇的复合物得到了Cu2S纳米粒子的面心立方超晶格。改变Cu(acac)2与十二硫醇的比例我们发现得到的超晶格的热稳定性不同,通过进一步的研究,我们发现对Cu2S纳米晶的超晶格的热稳定性起关键作用的的是乙酰丙酮。
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