硒碲化合物微納米材料的可控合成、微結(jié)構(gòu)分析與性能研究.pdf

1、硒碲化合物納米材料是一種重要的半導(dǎo)體材料，具有一系列優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，在光電磁納米器件和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。材料的化學(xué)物質(zhì)組成與微結(jié)構(gòu)特征決定了材料的物理化學(xué)性質(zhì)，如何在合成過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料的晶體結(jié)構(gòu)、微觀尺度、形貌、表面結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控，將為實(shí)現(xiàn)材料性能的人工剪裁，深入系統(tǒng)研究材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系具有重要的意義。相比于其它硒碲化合物半導(dǎo)體材料，錳和鈷的硒碲化合物納米材料的研究和應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。因此，系統(tǒng)地開發(fā)

2、不同錳和鈷的硒碲化合物納米材料的合成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)它們晶體結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸和能帶結(jié)構(gòu)等的調(diào)控，深入研究它們的微結(jié)構(gòu)與電子、磁學(xué)等性質(zhì)之間的關(guān)系，開拓材料新的應(yīng)用潛力，是一項(xiàng)十分迫切且具有挑戰(zhàn)性的研究工作。本論文選取錳和鈷的硒碲化合物納米材料為研究對(duì)象，在探索微納米尺度材料合成的新方法、新路線，深入研究材料微觀結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)機(jī)理與電磁特性等方面做了很多有益的探索性研究。論文主要包括以下幾部分內(nèi)容:
　　二硒化錳納米棒的制備與微波吸收性能。

3、利用簡(jiǎn)便的水熱合成方法制備出高質(zhì)量的單分散二硒化錳納米棒。通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑Ⅳ，Ⅳ-二甲基甲酰胺和表面活性劑聚乙烯基吡咯烷酮在反應(yīng)中的用量，可以控制調(diào)節(jié)二硒化錳納米棒的長(zhǎng)徑比在15～70之間。表面活性劑的鈍化作用和溶劑的還原作用是控制合成的關(guān)鍵因素，對(duì)最終材料的晶相、形貌和尺寸都存在著一定的影響。進(jìn)一步研究了不同長(zhǎng)徑比的二硒化錳納米棒的微波吸收性能，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)徑比大的二硒化錳納米棒在最大反射損耗強(qiáng)度和有效吸收帶寬這兩方面的表現(xiàn)都優(yōu)于長(zhǎng)徑比小的納米

4、棒。
　　二硒化鈷三維多級(jí)微納結(jié)構(gòu)的制備與微波吸收性能。通過(guò)溶劑熱法，在兩種表面活性劑二乙烯三胺和十六烷基三甲基溴化銨對(duì)不同晶面的選擇性吸附作用下，制備得到了二硒化鈷三維多級(jí)微納結(jié)構(gòu)，平均直徑在1～2μm，該多級(jí)結(jié)構(gòu)是由大量相互交錯(cuò)的納米帶或納米片組裝而成。詳細(xì)考察了不同的反應(yīng)條件對(duì)二硒化鈷三維多級(jí)結(jié)構(gòu)尺寸、形貌、晶體結(jié)構(gòu)及其微波吸收性能的影響。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了雙表面活性劑對(duì)形成二硒化鈷三維多級(jí)微納結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理。對(duì)

5、比了不同二硒化鈷三維多級(jí)結(jié)構(gòu)和一維納米片狀結(jié)構(gòu)的反射損耗，發(fā)現(xiàn)毛線團(tuán)狀的二硒化鈷三維多級(jí)結(jié)構(gòu)確實(shí)表現(xiàn)出更優(yōu)異的吸波性能，最高反射損耗達(dá)到-26.93 dB。
　　纖鋅礦硒化錳納米晶的可控合成及其表面自旋相關(guān)的磁性質(zhì)。采用熱分解法，首次實(shí)現(xiàn)對(duì)纖鋅礦硒化錳納米晶的可控合成。成功制備得到對(duì)一系列單分散纖鋅礦硒化錳納米晶，包括子彈頭狀、水滴狀、鉛筆狀、梭子狀、四腳體狀、火柴狀等多種形貌。反應(yīng)體系中不同表面活性劑對(duì)纖鋅礦硒化錳晶面的選擇性吸

6、附作用及反應(yīng)時(shí)間、溫度、濃度等因素對(duì)調(diào)節(jié)產(chǎn)物形狀起到了至關(guān)重要的作用。特別是，運(yùn)用了先進(jìn)的電鏡表征技術(shù)，如透射電鏡三位重構(gòu)技術(shù)和原子級(jí)分辨的電子能量損失譜，對(duì)硒化錳納米晶的微結(jié)構(gòu)、晶面缺陷和生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的探索和分析。磁性測(cè)試發(fā)現(xiàn)所合成的纖鋅礦硒化錳納米晶有特殊的低溫鐵磁行為，且阻塞溫度與納米晶的比表面積相關(guān)。
　　二碲化錳納米顆粒的合成探索與電子結(jié)構(gòu)研究。首次成功合成二碲化錳納米顆粒。在碲前驅(qū)體中加入強(qiáng)還原劑三乙基硼氫化鋰對(duì)

7、二碲化錳納米晶的成功合成至關(guān)重要。改變錳前驅(qū)體中的采用的錳源和表面活性劑，可以得到無(wú)晶面缺陷和有晶面缺陷的二碲化錳納米顆粒。對(duì)二碲化錳納米晶的合成條件進(jìn)行了充分探索，發(fā)現(xiàn)錳碲比、反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)二碲化錳納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸等有很大影響。運(yùn)用原子級(jí)分辨的電子能量損失譜，詳細(xì)分析了二碲化錳納米晶的晶面缺陷和生長(zhǎng)機(jī)理?；诿芏确汉碚摰牟牧夏M軟件Wien2k和Castep，進(jìn)一步研究了二碲化錳的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，以及晶體缺陷和尺寸