硅納米線及金屬-半導(dǎo)體納米復(fù)合物的可控制備和性能研究.pdf

1、硅納米線(SiNWs)在很多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力正受到越來越多的重視。例如在生化、生物醫(yī)學(xué)傳感器、發(fā)射晶體管、太陽(yáng)能能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存等方面。但是多種制備方法中硅納米線的產(chǎn)量都很低，這已成為大規(guī)模應(yīng)用的局限，因此硅納米線的高產(chǎn)量制備在其各種應(yīng)用中有著重要的意義。
　　 二氧化鈦(TiO2)具有比表面極高、化學(xué)穩(wěn)定性好、可吸收太陽(yáng)光、光電活性高、無毒和廉價(jià)易得等特點(diǎn)，在環(huán)保領(lǐng)域是一種有前途的光催化劑。摻雜是制備高效催化劑的常用方法。目前已有

2、不少制備貴金屬/二氧化鈦復(fù)合材料的方法，大體上都存在步驟繁瑣或者效率低的弊端，同時(shí)貴金屬在二氧化碳表面的均勻分布也是難以克服的困難。
　　 硫化鎘(CdS)是一種典型的Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體，在可見光范圍內(nèi)具有很好的光電特性。隨著尺寸和維度的降低，CdS納米材料表現(xiàn)出許多不同于其塊體和薄膜材料的光學(xué)、電學(xué)及非線性光學(xué)性質(zhì)。
　　 本論文主要包括以下四個(gè)方面內(nèi)容:
　　 (1)用硅片為原料，采用金屬輔助催化腐蝕法制各

3、硅納米線。
　　 研究了催化劑沉積時(shí)間和腐蝕時(shí)間對(duì)腐蝕結(jié)果的影響，將原有的兩步腐蝕法改進(jìn)為一步腐蝕，簡(jiǎn)化了反應(yīng)工藝。
　　 (2)以硅粉為原料，低成本、大規(guī)模、簡(jiǎn)易地制備硅納米線并測(cè)試其光催化性能和三階非線性光學(xué)性能。
　　 采用了一種低成本高產(chǎn)量的方法來制備硅納米線，首先將金屬銀沉積在硅粉表面，然后進(jìn)行金屬輔助催化腐蝕，就可以得到形貌良好的硅納米線。我們對(duì)所制備的硅納米線的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示得到了平

4、均直徑為79±35納米，長(zhǎng)度超過10μm的單晶硅納米線，產(chǎn)率達(dá)到20％。對(duì)羅丹明B的降解實(shí)驗(yàn)證明硅納米線在可見光下具有光催化性能。Z-掃描實(shí)驗(yàn)表明硅納米線表現(xiàn)出良好的三階非線性光學(xué)性能，非線性光學(xué)參數(shù)比硅片、多孔硅和嵌在SiO2中的硅納米晶大了4個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　 (3)餅干狀貴金屬/二氧化鈦納米復(fù)合材料的簡(jiǎn)單制備、表征及其光催化性能測(cè)試。
　　 貴金屬顆粒沉積在二氧化鈦薄片上形成餅干狀納米材料。方法是先將金屬離子吸附在片

5、狀二氧化鈦表面上，再加入還原劑將金屬離子還原得到最終產(chǎn)物。不同貴金屬離子在二氧化鈦表面的吸附通過調(diào)整懸浮液pH值，改變固體表面電荷來實(shí)現(xiàn)。本文分別制備了金屬含量不等的Ag/TiO2和Au/TiO2納米復(fù)合物，并且通過紫外光下降解羅丹明B實(shí)驗(yàn)測(cè)試了各個(gè)樣品的光催化活性。結(jié)果表明材料的光催化性活性與沉積的貴金屬的種類和金屬含量有關(guān)，Ag/TiO2復(fù)合材料表現(xiàn)出比Au/TiO2復(fù)合物更好的光催化性能，且銀的含量為（1.0％wt.％）時(shí)達(dá)到最高

6、。
　　 (4)貴金屬/硫化鎘納米復(fù)合材料的制備及摻雜對(duì)硫化鎘材料熒光性能和三階非線性光學(xué)性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)步驟，先水熱法制備可溶于有機(jī)溶劑的硫化鎘量子點(diǎn)，再將貴金屬離子從水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中，最終利用具有還原性的絡(luò)合劑十二胺將金屬離子還原，得到貴金屬/硫化鎘納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)Ag/CdS，Au/CdS。溶劑熱反應(yīng)可以保持劇烈攪拌，比以往的水熱方法得到的產(chǎn)物形貌均勻、規(guī)則、尺寸小。產(chǎn)物可以很好地溶解在有機(jī)溶劑甲苯中