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作为无机功能材料的一个重要分支,硫属化合物在光、电、磁、热等领域都有着广泛应用。尤其在光电转换领域,硫属化合物因其复杂多变的结构、独特的半导体性质、可调的禁带宽度逐渐成为人们挖掘新型光电转换材料的主要材料体系。本文从调控材料带隙出发,选取合适的基体,引入不同的功能基元来达到调节带隙、提高太阳光的利用效率的目的。 (1)新型中间带材料K2CdSnSe4。中间带材料能够有效拓宽吸光层材料的吸光范围。本文采用助溶剂法在220℃的条件下成功合成了新型中间带材料K2CdSnSe4,K2CdSnSe4具有一维链状结构。光学测试结果表明K2CdSnSe4呈现多带吸收,具有一个吸收边和一个吸收峰,分别对应的带隙值为1.63 eV和3.1 eV。第一性原理计算结果与实验结果相吻合,表明中间带是由Sn-5s和Se-4p轨道构成。在光电响应实验中,在1V的电压下,K2CdSnSe4的净电流为217μA·cm-2。在有机染料的降解实验中,K2CdSnSe4显示出良好的可见光催化性能。 (2)新型层状硫代锗酸盐K2Cu2GeS4。本文采用硫脲作为反应助溶剂,成功合成了新型层状化合物K2Cu2GeS4。K2Cu2GeS4由反氧化铅结构的[Cu2GeS4]2-层和层间K+构成。紫外可见吸收光谱结果显示,K2Cu2GeS4是一种带隙为2.3 eV的半导体材料。第一性原理计算结果表明K2Cu2GeS4具有有趣的中间能带,该中间带由Ge-4s和S-3p贡献,该新型半导体材料具有光催化和光电器件领域的潜在应用。 (3)新型层状硫代砷酸盐KCdAsS2。本文采用硫脲作为反应助溶剂,成功合成了新型层状四元化合物KCdAsS3。KCdAsS3属单斜晶系,空间群为P21/n。该化合物由[CdAsS3]-层和层间K+构成,第一性原理计算结果表明该化合物为典型的半导体材料,带隙为2.3 eV。基本结构单元CdS4四面体和AsS3椎体使其具有光致发光、光催化以及光电领域的潜在应用。