高質(zhì)量Cu7S4納米晶的可控制備及其光熱性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，新型膠體半導(dǎo)體納米晶的制備和性質(zhì)研究受到研究者的廣泛關(guān)注，并且成為材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)方向。納米材料的性能影響其應(yīng)用，而材料的性能往往與材料的組成、尺寸、形貌和晶體構(gòu)型等因素有關(guān)。因此，探究通過(guò)簡(jiǎn)單的合成方法制備多功能的高質(zhì)量的納米半導(dǎo)體材料具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。硫化銅半導(dǎo)體納米材料是一種重要的p-型半導(dǎo)體納米材料，在太陽(yáng)能電池、鋰離子電池、有機(jī)污染物的降解、光熱領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，研究人員多使用前驅(qū)體和其他相關(guān)組分來(lái)

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)單分散硫化銅納米晶的控制合成，但是很少有關(guān)于前驅(qū)體反應(yīng)的機(jī)理和反應(yīng)產(chǎn)物的報(bào)道。理解前驅(qū)體中不同分子種類的作用對(duì)于控制合成硫化銅納米晶尺寸、形貌、尺寸分布、性能和最終的應(yīng)用有很重要的意義。論文的主要成果如下：
　?。?）采用一種簡(jiǎn)單快速的方法制備了高質(zhì)量單分散Cu7S4納米晶，通過(guò)改變制備前驅(qū)體ODE-S溶液時(shí)的加熱溫度和加熱時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了Cu7S4納米晶形貌和尺寸的可控合成。進(jìn)一步通過(guò)控制合成溫度、反應(yīng)時(shí)間、硫銅比例調(diào)控Cu7

3、S4納米晶的尺寸和形貌。通過(guò)紫外-可見(jiàn)-近紅外吸收光譜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，結(jié)果表明我們合成的單分散 Cu7S4納米晶在近紅外區(qū)有明顯的尺寸依賴的局域表面等離子體共振（LSPR）的光學(xué)性質(zhì)。其光吸收性能優(yōu)異，未來(lái)可以作為一種優(yōu)良的光吸收材料使用。
　?。?）通過(guò)核磁共振譜和光譜等手段研究了前驅(qū)體ODE-S溶液在反應(yīng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化，研究結(jié)果表明前驅(qū)體 ODE-S溶液會(huì)在制備溫度高于159℃下發(fā)生加成反應(yīng)，生成一種鏈狀的多硫-烷基加成物

4、（RSxR），這種加成物類似于硫醇類配體，是一種非常強(qiáng)的配體，在硫醇類配體和油胺配體共同作用下，納米晶核各個(gè)方向的生長(zhǎng)都受到限制，導(dǎo)致 Cu7S4納米晶的各向同性生長(zhǎng)而得到球形納米晶；硫在溫度低于159℃的條件下，主要存在形式是 S8環(huán)，并沒(méi)有和十八烯發(fā)生反應(yīng)，在這種情況下油胺作為配體優(yōu)先吸附到低能面（100）面，限制了晶核（100）方向的生長(zhǎng)，使得納米晶核沿[0KL]取向生長(zhǎng)而得到盤狀Cu7S4納米晶。相比較ODE-S溶液得到高質(zhì)量單

5、分散的硫化銅納米晶，利用OM-S溶液做硫源則得到了多分散、不均一的納米晶。光學(xué)測(cè)試結(jié)果表明單分散的納米晶比多分散有更強(qiáng)的光吸收能力。
　?。?）進(jìn)一步利用所制備的單分散硫化銅納米材料進(jìn)行光熱水蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)，研究其光熱性能。研究發(fā)現(xiàn)單分散尺寸均一的納米顆粒比多分散的納米粒子顯示更高的光熱水蒸發(fā)效率而納米盤的光熱性能優(yōu)于納米球；當(dāng)納米粒子在蒸發(fā)表面形成致密的膜，光熱水蒸發(fā)效率可以大大提高，其最大蒸發(fā)效率可以達(dá)到77.1％。這些高質(zhì)量的C