表面活性劑體系中金屬硫化物的控制合成及性質研究.pdf

1、金屬硫化物納米材料因為其獨特的物理化學性質在催化、光電、氣敏、磁性以及電池等領域有廣泛的應用前景。因此制備具有新穎結構的金屬硫化物納米材料，并探索其生長機制，進而獲得具有特定尺寸、形貌、維度、及物性的納米材料，對于深入系統(tǒng)地研究納米材料與性能的關系，最終實現按照人們的意愿實現納米材料的組裝、構建功能納米結構體系具有重要意義。本論文就金屬硫化物納米材料在表面活性劑體系中調控合成與其相關性質進行了研究，并通過X射線衍射、透射電鏡、掃描電鏡等

2、多種表征手段對納米材料的形成機制、材料尺寸形貌等與性能之間的關系進行了有益探索。 采用簡單的濕化學路線在低溫條件下，在F127溶液中合成了由六邊形為底的錐體聚集形成的CdS晶體。研究表明所制備的三維結構CdS晶體的形成經歷了聚集和定向生長的過程。而聚合物表面活性劑在成核和生長過程中起重要的作用。討論了表面活性劑的濃度、表面活性劑、反應溫度、反應物對形貌的影響。結果表明在不同長鏈表面活性劑體系中都能得到這種錐狀聚集的CdS結構；隨

3、著反應溫度的升高表面活性劑與CdS晶體的作用會減弱，使得聚集結構變得松散；使用不同的反應物對產物的形貌有巨大的影響。 通過表面活性劑P123輔助溶液法，成功合成了喇叭花聚集成的花狀CdS晶體，通過對產品的表征發(fā)現所得CdS為六方纖鋅礦晶體結構，喇叭花狀的花瓣沿[001]方向生長。通過研究反應條件的影響，發(fā)現反應的溫度對產物的影響比較大，在160℃成功實現了樹枝狀結構的制備，當溫度升高到190℃時，產物變成了粗糙的樹葉狀結構。此外

4、反應物的比例對產物形貌也有極大的影響，在Cd的量偏多的時候，形成的都是花狀晶體，但當硫脲的量偏多的時候，空心的花瓣變成實心結構，形成的是錐狀聚集體。通過對反應過程的研究，給出了可能的反應機理，P123在反應中可能起分散劑和導向劑的作用。光催化降解實驗表明這種花狀結構的CdS晶體具有很好的催化降解效果，可能在污水處理等領域有一定的應用。 在CTAB和AOT混合表面活性劑溶液中，以氯化鎘作為鎘源，硫代乙酰胺作為硫源，調節(jié)好表面活性劑

5、的摩爾比，合成出棒狀帶枝丫的CdS晶體，考察了表面活性劑濃度、混合表面活性劑的摩爾比、反應溫度、反應物起始濃度等對產物的影響。使用HRTEM對制備的枝丫狀CdS中分叉部位進行了詳細地觀察，發(fā)現枝丫狀CdS是由相同的晶面分別向不同方向生長而成。對棒狀CdS的形成機理進行了初步探討。研究發(fā)現CTAB和AOT形成的雙層結構可能是導致棒狀CdS生成的主要原因。當以醋酸鎘為鎘源、硫脲作硫源，在CTAB和AOT混合表面活性劑溶液中，制得了海膽狀的C

6、dS晶體，考察了表面活性劑濃度、混合表面活性劑的摩爾比、反應溫度和反應物起始濃度對產物的影響。并對海膽狀CdS的形成機理進行了研究。 通過一個簡單、經濟、無模板、一步法合成具有中空結構的CdIn2S4微球。而且微球的表面是由許多三維雙錐體結構聚集形成的。對實驗參數的研究發(fā)現160℃下反應16 h是生成這種三維結構微球的最佳條件。同時溶劑對產物形貌的影響也很大。在F127和CTAB的溶液中反應，產物變成分散的雙錐體和片花狀。通過對

7、反應過程的研究給出了可能的機理，產物的生成可能是個先聚集再熟化的過程。產物經紫外漫反射光譜和熒光發(fā)射光譜測定有較強的吸收和較強的發(fā)射峰，可能會在光電領域有一定應用。 利用水和N,N-二甲基甲酰胺作溶劑，采用溶劑熱法制備了中空球形NiS晶體。通過對反應機理的研究，發(fā)現反應開始時L-半胱氨酸和Cd2+能形成球狀絡合物，空心結構的NiS晶體的形成是以此為模板經歷了成核和Ostwald熟化的過程。實驗研究發(fā)現反應物的種類和比例直接影響產