【摘 要】
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三元硫化物半导体纳米材料展现出丰富的组分、结构和性能以及多领域应用前景。目前针对此类材料的理性设计及可控合成,机遇与挑战并存,特别是一维线状、棒状纳米结构的制备难
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三元硫化物半导体纳米材料展现出丰富的组分、结构和性能以及多领域应用前景。目前针对此类材料的理性设计及可控合成,机遇与挑战并存,特别是一维线状、棒状纳米结构的制备难度较大。本文围绕三元硫化物一维纳米材料的制备,开展主要研究工作,以期从晶体生长机制方面认识并控制一维纳米晶生长过程。首先,结合结构驱使的晶体各向异性生长机理和等价离子置换的合金化机理,合成三元(Sb1-xBix)2S3纳米线/棒。其次,以Bi2S3纳米棒为模板,化学转化合成三元BiSI纳米棒。论文最后尝试溶剂热合成三元硫化物Zn-In-S,获得了其纳米片组装的分级结构。除材料制备外,论文还包括对所得三元硫化物光电响应性能的表征和调控。具体研究内容归纳如下:1)溶剂热合成三元合金连续固溶体(Sb1-xBix)2S3（01-xBix)2S3固溶体纳米线/棒。Bi/Sb比值低时产物呈现长径比高的纳米线,Bi/Sb比值高时产物为长径比低的纳米棒。三元固溶体的形成归因于二元Sb2S3和Bi2S3具有相同的晶体结构和相近的晶胞常数,即异质同构驱使的合金化机理。所获得的三元固溶体(Sb1-xBix)2S3纳米线/棒在可见光照射下表现出与组分相关的光吸收和良好的光响应行为。2)Bi2S3纳米棒模板转化合成高光电导性能的BiSI一维纳米棒,并探究BiSI的光电性能。利用回流法首先制备出Bi2S3纳米棒,通过与BiI3在乙醇溶液中的化合反应,转化形成结晶度高的三元BiSI纳米棒。该合成过程的机制归因于纳米棒的模板效应。与二元Bi2S3模板相比,三元BiSI吸光强度高、带隙值大（1.5 eV）。评估ITO/BiSI/ITO夹心型光电器件性能表明,在可见光全光或单色光辐照下BiSI纳米棒表现出优异的光吸收和光响应行为。3)溶剂热法合成由纳米片组装的三元Zn-In-S分级结构材料。改变前体Zn、In、S元素比例,探究元素含量对产物物相、形貌和性能的影响。通过各种测试技术对材料进行形貌表征和物相分析。利用SEM、TEM分析微观形貌,证实样品由纳米片构成的微球状。随着前体中S含量的增加,样品的吸光度有所提升、带隙值逐渐变小。构造的ITO/Zn-In-S/ITO夹心型器件在可见光照射下表现出较好的光电导性响应,说明所得材料在光电探测、光催化等方面具有研究价值。
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