Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸導向合成光電納米材料研究.pdf

1、光電納米材料的制備是現(xiàn)代納米材料研究的一個重要領域。本論文利用Keggin結(jié)構(gòu)的硅鎢酸為還原劑和模板劑,綜合運用光照法、氣-液相法、水熱法和固相法,成功地制備了碘化亞銅、硫化鎘、硒化銀和硒化汞等具有光學性質(zhì)的納米材料。并對產(chǎn)物的導向形成原理進行了探討,還對產(chǎn)物的光、電性質(zhì)進行了表征。所取得的研究成果歸納如下:
　　1.在紫外光照射條件下,利用Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸作為光還原劑,分別以碘離子和碘單質(zhì)為碘源,通過改變反應步驟,成功地導

2、向合成了鉆石形和片形的碘化亞銅納米晶體。對不同形貌晶體的形成機理進行了討論,認為鉆石形碘化亞銅納米晶體的形成是由于在瞬間形成的Cu+和I-過飽和溶液中均相成核所導致的,而片形的碘化亞銅納米晶體與(111)面導向生長有關。通過以硼氫化鈉為還原劑的對照實驗發(fā)現(xiàn),銅離子直接被還原成為單質(zhì)銅,因此利用硅鎢酸為還原劑制備碘化亞銅是理想的選擇。通過用紫外-可見吸收光譜和室溫熒光光譜對反應過程的監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)碘化亞銅晶體的熒光性質(zhì)與其(111)面的晶體缺

3、陷有重要的關系。通過導電性測試發(fā)現(xiàn)鉆石形碘化亞銅比片形碘化亞銅具有更好的導電能力。
　　2.發(fā)展了傳統(tǒng)的氣-液合成法,將氣相法與水熱法相結(jié)合,利用Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸與鎘離子之間存在的作用力,通過控制硫化氫氣體的擴散速度來控制合成不同形貌的硫化鎘納米粒子,而硫化氫氣體擴散的速度只要簡單地改變體系的溫度即可實現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)硫化氫氣體擴散速度越快,硫化鎘粒子的形貌越趨向于球形,擴散速度慢則合成出花形的硫化鎘。與純水熱合成方法相比較,氣相法

4、與水熱法相結(jié)合的方法,不僅實現(xiàn)了形貌的可控性,而且克服了傳統(tǒng)氣相法不能隨意改變體系溫度的不足。在不同溫度下測定花形硫化鎘粒子的熒光性質(zhì),發(fā)現(xiàn)熒光強度隨著溫度的降低而增加。本論文還進一步用不同類型的氨基酸和高分子聚電解質(zhì)對硅鎢酸進行修飾,形成復合模板,來控制合成硫化鎘微粒,從而拓展了硅鎢酸作為功能模板導向合成納米材料的使用范圍。
　　3.在水熱條件下,利用Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸還原亞硒酸一步制備了硒化銀和硒化汞晶體。通過紅外光譜測試

5、表明,Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸不僅與金屬離子之間存在靜電作用力,與亞硒酸之間也存在相互作用,因此硅鎢酸是制備金屬硒化物的一種優(yōu)秀的形貌控制劑。研究還表明Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸不僅在紫外光照射下可以作為光化學還原劑,而且在水熱條件下也具有還原能力。比較其它一步合成硒化銀的方法,反應溫度只需170oC。所制備硒化汞具有介孔結(jié)構(gòu),不僅展現(xiàn)出較好的導電性能,而且對氨氣具有較強的敏感性,可望在氣體傳感器方面得到應用。
　　4.開拓了一種新的快

6、速合成聚乙烯吡咯烷酮-硅鎢酸-納米銀復合物的方法,即用紫外光照射由Keggin結(jié)構(gòu)硅鎢酸、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸銀混合液蒸發(fā)干燥得到的固體混合物,就可以制得粒徑約為10 nm的銀和網(wǎng)狀硅鎢酸與聚乙烯吡咯烷酮的復合物。由于在固態(tài)下不存在溶劑吸收的紫外光能量,因此固態(tài)反應只需1分鐘左右就可以完成,且產(chǎn)率較高。復合物形成后,仍保持聚乙烯吡咯烷酮原有的粘性,該復合物既可以鋪展成膜,又容易附著在其它材料的表面,可以應用于很多領域,如修飾電極方面。通