金属硫族化合物纳米材料的制备及性质研究

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金属硫族半导体纳米材料由于其独特的物理和化学性能,在许多领域具有广泛的应用前景。而且他们也可作为微/纳米器件的组装单元,对微/纳米器件的性能起到决定性的作用,因此研究半导体纳米材料的结构、形貌及控制合成技术具有重要的意义。由于铜的硫族化合物(如氧化亚铜、硫化铜、硒化铜)、氧化锌及铅的硫族化合物(硫化铅、硒化铅和碲化铅)等材料在催化、光电转化、发光、压电、气敏、热电等有着广泛的应用前景而成为材料化学等领域的研究热点之一。以往的研究表明材料的性能和应用不仅取决于其本身的结构、晶型及组成,而且其尺寸和形貌对材料的性能和应用也起到决定性的作用,因而对半导体纳米材料的尺寸和形貌进行可控的合成不仅具有理论上的意义,而且可拓宽纳米材料的应用范围。本文采用热分解法制备了一些重要的金属硫属化合物纳米/微米晶,通过调节反应原料的比例、溶剂的种类、以及反应温度和时间等因素,成功的实现了对产品的形状和尺寸的控制,并对部分产品的形成机理进行了探讨。本文的主要研究内容包括:在第一章中,对纳米材料、纳米材料的制备、及应用进行了阐述,并对金属硫族化合物纳米材料制备的一些研究现状进行了简要的介绍。第二章分为两个小节,在第一小节中,以氯化亚铜和硫粉原料,利用热分解法制备了CuS纳米薄片和十四面体。XRD检测结果表明该产物为六方相的CuS;利用扫描电镜和透射电镜对产品的形貌和尺寸进行了观察,证明了所得到的产品的结构,而且其分布比较均匀;通过时间实验可以证明产物十四面体是由纳米薄片经过更长时间的反应得到的,并利用扫描电镜对中间体的形貌进行了分析,探讨了十四面体的形成机理。第二小节中,以氯化亚铜作为铜源,铜试剂(NaDDTC)为硫源,而油胺则扮演表面活性剂和高分子溶剂的角色,利用热分解法制备了Cu1.95S一维纳米线。XRD检测结果表明该产品为立方相;而且纯度和结晶度都比较高,利用扫描电镜和透射电镜对产品的形貌和尺寸进行了观察,证明了所得产品的结构,而且其分布非常均匀。在第三章中,我们首先利用水热/溶剂热法合成了(ZnxMn1-xS)2·L(L=octylamine)前驱体,并以其为单源前驱体,在高沸点混合溶剂(油酸、油胺和十八烯)中,通过对前驱体热分解过程和溶剂组成的控制,得到直径均一、无团聚、易分散于非极性溶剂的三元化合物ZnxMn1-xS纳米棒,XRD检测结果表明该产物纯度和结晶度都比较高,利用扫描电镜和透射电镜对产品的形貌和尺寸进行了观察,证明了所得到的产品的结构,而且其分布非常均匀。在第四章中,第一小节,我们首先利用水热/溶剂热法合成了(ZnSe)2·L(L=octylamine)前驱体,并以其为单源前驱体,在高沸点混合溶剂(油酸、油胺和十八烯)中,通过对前驱体热分解过程和溶剂组成的控制,一步获得了高度晶化、直径均一、无团聚、易分散于非极性溶剂、具有六方相结构的高质量ZnSe纳米管和纳米薄片,XRD检测结果表明该产物纯度和结晶度都比较高,利用扫描电镜和透射电镜对产品的形貌和尺寸进行了观察,证明了所得到的产品的结构,而且其分布非常均匀。最后,采用UV-vis和FL对样品的光学性质进行了检测。第二小节,我们用同样的方法合成三元前驱体(ZnxMn1-xSe)2·L(L=octylamine)前驱体,之后通过热分解得到高质量的Mn2+掺杂ZnSe三元超薄纳米带,使用TEM,XRD等测试手段对其形貌及组份进行了表征分析,最后,采用UV-vis和FL对样品的光学性质进行了检测。
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