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Ⅱ-Ⅵ族和Ⅰ-Ⅵ族金属硒化物是一类重要的半导体纳米材料,其带隙通常在0.1到3.0 eV之间,可作为各种红外探测器件、发光装置、光催化和光敏传感材料。而研究指出,金属硒化物的诸多物理、化学性能与其内在结构密切相关,并常常展现出结构依赖的物理特性。本论文旨在探索研究Ag2Se纳米晶相(结构)控制合成及其相变规律,以及利用其高温超离子导体相催化制备一维ZnSe纳米线的生长机理。 纳米尺度的一级固-固相变是固态物理和化学研究领域的一个重要课题,而对物相依赖的物理、化学性能的研究也备受关注。研究中分别采用油胺媒介回流法和PVP协助的溶剂热法成功制备出了亚稳四方(t) Ag2Se纳米晶,进而对比研究了Ag2Se纳米晶多型体(即四方(t),正交(β),和立方(α))之间的相变过程及规律。DSC和变温的XRD研究结果表明,通过两种不同方法合成的t-Ag2Se纳米晶在稳定性和相转变行为方面存在显著的差异。油胺回流法制备的t-Ag2Se纳米晶表现出对温度和时间敏感的亚稳定性,在DSC热循环过程中经历了t→β→α→β相结构转变的过程,其中t→β相结构的转变是一个放热和不可逆的过程。有趣的是,通过油胺回流法在不同后处理和稳定条件下还可以合成β-Ag2Se,此时β→α相变过程是可逆的,其相变行为和其温度与文献报道一致。不同的是,PVP协助的溶剂热法合成的t-Ag2Se纳米晶则较为稳定,展现出一个直接的、可逆的t→α相结构的转变,而没有经过β相结构;然而,当加热到更高的温度时,例如≥250℃,t相结构的稳定性和t→α相变的可逆性将会被破坏,此时在DSC循环中出现t→α→β相变过程。其原因可归结于样品的烧结和尺寸的增加。研究中我们把亚稳四方t相的形成归因于当合成温度(160-220℃)冷却到室温时,Ag2Se发生α→t相的结构转变。此外,我们基于尺寸、形状(即表面特性)及缺陷对固-固相变热力学和动力学的影响,讨论了两种方法合成的t-Ag2Se纳米晶体其稳定性和相变行为差异的原因。 立方α-Ag2Se是高温超离子导体,具有高密度的Ag+离子空位、快速移动的Ag+离子以及刚性的Se2-亚离子格子。本论文基于我们组最近提出的溶液-固体-固体(Solution-Solid-Solid,SSS)纳米线催化生长机理,利用高温超离子导体相Ag2Se纳米晶为催化剂,研究一维ZnSe纳米线/棒在溶液中的催化生长。在纳米线催化生长机理中,催化剂颗粒通常保留在纳米线的一端,这可以用来制备一维异质结的纳米材料。基于这一特性和液相催化生长路线,本论文成功合成了由Ag2Se催化剂颗粒“头部”和ZnSe纳米棒“杆部”组成的火柴状的Ag2Se-ZnSe异质纳米棒。研究中,利用三种不同的银前驱物,即Ag(0),Ag2S,和Ag2Se,作为生长ZnSe纳米线/棒的起始晶种,对比发现Ag2S纳米颗粒能高效的获得形貌均匀的Ag2Se-ZnSe“火柴状”异质纳米棒;其原因可能是当加入SeO2后,Ag2S晶粒会改变化学组成而转变为Ag2Se催化剂晶种,同时其尺寸也经过一个奥氏熟化过程由小变大。