硫化物納米材料的單源分子前驅(qū)體法合成及表征.pdf

1、本論文嘗試?yán)脝卧捶肿忧膀?qū)體法控制合成了一些重要的二元及三元金屬硫化物半導(dǎo)體納米材料，即對(duì)自制單源分子前驅(qū)體進(jìn)行溶劑熱處理或者將其在空氣中直接進(jìn)行灼燒，通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑的濃度與種類(lèi)、灼燒的反應(yīng)溫度與時(shí)間等條件，很好地實(shí)現(xiàn)了一些二元及三元硫化物半導(dǎo)體納米材料的相、形貌以及尺寸的控制合成，并初步探討了其相關(guān)合成機(jī)理。利用X－射線粉末衍射(XRD)、X－Y射光電子能譜(XPS)、拉曼光譜(Raman)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、紫外

2、-可見(jiàn)吸收光譜(UV-vis)、熒光光譜(PL)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)等多種現(xiàn)代分析測(cè)試手段對(duì)所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、組成及光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了表征。現(xiàn)對(duì)本論文的主要內(nèi)容總結(jié)如下： 1．以Cd<,1-x>Zn<,x>-(DDTC)2(x=0-0.3)為單源分子前驅(qū)體，控制合成了六方相的Zn摻雜的CdS(Cd<,1-x>Zn<,x>S，x=0-0.3)納米棒。主要包括以下兩步：首先通過(guò)二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)溶液與醋酸鋅(

3、zn(CH<,3>COO)<,2>·2H<,2>O)和硫酸鎘(3CdSO<,4>·8H<,2>O)的混合溶液在常溫常壓下進(jìn)行沉淀反應(yīng)制得單源分子前驅(qū)體Cd<,1-x>Zn<,x>-(DDTC)<,2>(x=0-0.3)；然后將前驅(qū)體在純乙二胺和50％體積比的乙二胺水溶液中180℃條件下溶劑熱處理12 h，得到了六方相的Cd<,1-x>Zn<,x>S(x=0-0.3)納米棒。研究了溶劑組成和x值的大小對(duì)產(chǎn)品形貌、尺寸和光學(xué)性質(zhì)的影響，并探

4、討了反應(yīng)機(jī)理。利用XRD、TEM、Raman、FTIR、UV-vis、PL等多種現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了表征。 2．以自制Cd<,1-x>Zn<,x>(DDTC)<,2>(X=0-1)為單源分子前驅(qū)體，通過(guò)兩種后處理方法合成了Cd<,1-x>Zn<,x>S(x=0-1)納米材料。即首先通過(guò)二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)溶液與醋酸鋅(Zn(CH<,3>COO)<,2>·2H<,2>O)和硫酸鎘(3CdSO<,4>·8H

5、<,2>O)的混合溶液在常溫常壓下進(jìn)行沉淀反應(yīng)制得單源分子前驅(qū)體Cd<,1-x>Zn<,x>-(DDTC)<,2>(x=0-1)；然后以水合肼為溶劑，在180℃的條件下對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行溶劑熱處理12 h，合成了不同長(zhǎng)徑比的六方相Cd<,1-x>Zn<,x>S納米棒；而在空氣中直接低溫?zé)峤馇膀?qū)體也合成了六方相的Cd<,1-x>Zn<,x>S(x=0-1)納米粒子。利用XRD、TEM、Raman、FTIR、UV-vis、PL等多種現(xiàn)代分析測(cè)試技

6、術(shù)對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)x值的大小對(duì)產(chǎn)品形貌、尺寸和光學(xué)性質(zhì)均有影響。 3．以Mn-(DDTC)<,x>和Ag-DDTC為單源分子前驅(qū)體，用水合肼(80％)作溶劑，溶劑熱法合成了α-MnS和 Ag2S納米晶。主要包括以下兩步：首先通過(guò)二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDT℃)溶液與醋酸錳(Mn(CH<,3>COO)<,2>·4H<,2>O)或硝酸銀(AgNO<,3>)溶液在常溫常壓下進(jìn)行沉淀反應(yīng)制得單源分子前驅(qū)體Mn-(DDTC)<,x>和

7、Ag-DDTC；然后將Mn-(=DDTC)<,x>在水合肼中90-120℃條件下溶劑熱處理24 h，得到了立方相α-MnS納米晶，而將Ag-DDTC在水合肼中150-180℃條件下溶劑熱處理6-24 h，合成了單斜相Ag<,2>S納米晶。研究了反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)產(chǎn)品純度的影響。利用XRD、SEM、XPS、UV-vis等多種現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行了表征。 4．以Ag-DDTC，Pb-DDTC，Ni-(DDTC)<,2>和Bi

8、-(DDTC)<,x>為單源分子前驅(qū)體，用低溫?zé)峤夥ê铣闪薃g<,2>S，PbS，NiS和Bi<,2>S<,3>微米晶。主要包括以下兩步：首先通過(guò)二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)溶液與相應(yīng)的金屬鹽溶液在常溫常壓下進(jìn)行沉淀反應(yīng)制得單源分子前驅(qū)體Ag-DDTC，Pb-DDTC，Ni-(DDTC)<,2>和Bi-(DDTC)<,x>；然后將前驅(qū)體在空氣中200-300℃下加熱3 h，分別得到了單斜相Ag<,2>S、立方相PbS、六方相和斜方