低維（VIa族化合物）半導(dǎo)體納米材料的制備及表征.pdf

1、近年來，低維納米結(jié)構(gòu)材料由于其能組裝成許多特異功能的材料，因而成為一個研究熱點。隨著研究的深入，各種新穎的低維納米結(jié)構(gòu)如納米棒、納米管、納米絲、納米帶、納米薄膜和納米同軸電纜等相繼被發(fā)現(xiàn)。同時，一些材料的單納米結(jié)構(gòu)物性的成功測量以及廣泛應(yīng)用，更加推動了人們對新型低維納米材料的控制合成和形成機制的探索。 Ⅵa族化合物(如CdSe、ZnSe、CdS等)或者單質(zhì)(如Te、Se等)都是非常重要的半導(dǎo)體材料，它們在光吸收、光電轉(zhuǎn)換、非線性

2、光學(xué)、光催化等方面都有著廣泛的應(yīng)用。水熱法是一種基于溶液的化學(xué)合成方法，有可能提供一種有效而方便的途徑來合成Ⅵa族化合物納米材料。此方法高效方便，不需要惰性氛圍和昂貴的設(shè)備，已被廣泛用來合成一維結(jié)構(gòu)納米材料，這也是控制粒子大小、尺寸分布以及材料形貌的非常有效的方法之一。 在本工作中，我們用水熱的方法制備出了一系列的Ⅵa族單質(zhì)和化合物半導(dǎo)體納米材料(如Se、Te、CdSe、TiO2、ZnO等)，并用TEM、HRTEM、SEM、XR

3、D、XPS、EDX、UV-Vis和PL等分析手段對其形貌、結(jié)構(gòu)以及性能進行了表征。 分別利用乙二胺輔助水熱和化學(xué)氣相沉積的方法制備了單晶Se納米片和納米線。實現(xiàn)了直接從顆粒狀原料硒粉轉(zhuǎn)化為片狀單晶Se的過程，這一SSS(固-液-固)過程可能不同于其它的氣相或者液相反應(yīng)過程。另外用乙二胺輔助水熱的方法制備出了一維槽狀的單晶Te，研究結(jié)果表明這種一維槽狀結(jié)構(gòu)的Te具有六方相的晶體結(jié)構(gòu)，并且其一維長軸方向與晶體的[001]方向相平行。

4、 用水熱的方法制備了CdSe的納米棒，研究表明這種硒化物的納米棒結(jié)晶性良好并且晶體沿著特定的方向生長。用中間絡(luò)合物結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)機理解釋了這種硒化物納米棒的形成過程。 量子點(如CdSe和CdS等半導(dǎo)體納米晶體)由于其量子限域效應(yīng)、尺寸可調(diào)的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)以及較強的抗光漂白性質(zhì)使它們成了光電子學(xué)和生物傳感等方面最具有吸引力的材料。而在碳納米管化學(xué)修飾的研究過程中，碳納米管-量子點異質(zhì)結(jié)的研究引起了人們的極大興趣。在本工作中我們

5、用巰基乙酸作為穩(wěn)定劑，在無毒的溶劑中(水溶液)和較低的溫度下(90℃)成功地在MWCNTs上原位生長了CdSe量子點和CdSe/CdS量子點。研究表明這種量子點的顆粒大小比較均勻，并且這種CdSe-CNTs和CdSe/CdS-CNTs納米異質(zhì)結(jié)具有較強的光致發(fā)光現(xiàn)象。 TiO2可以在鋰離子電池中作為電極材料來應(yīng)用，我們分別用常壓回流和水熱的方法制備出了TiO2納米管，并且研究了它們作為鋰離子電池的負(fù)極材料應(yīng)用的可能性。結(jié)果表明，

6、TiO2納米管作為鋰離子電池的負(fù)極材料與原料相比具有較高的可逆比電容和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，顯示出了這種材料作為鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)用的潛在價值。另外，我們還利用微波輔助加熱多元醇的方法成功地在TiO2納米管上負(fù)載了Pt納米顆粒，這種一維復(fù)合材料作為直接甲醇燃料電池催化劑應(yīng)用時對甲醇具有一定的氧化作用。 由于結(jié)構(gòu)(微結(jié)構(gòu))、尺寸和形貌等因素對材料特性及其應(yīng)用具有較大的影響，因此對材料的尺寸和形貌也提出了更為苛刻的要求。作為一種寬禁帶