硫化镉纳米材料的控制合成、生长过程及性质研究

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:biluo2007
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硫化镉(CdS)是一种非常重要的II-VI族半导体材料,具有十分优越的光电性质,在生物传感器、光催化、太阳能电池、发光二极管等领域都有极为广泛的应用。众所周知,纳米材料的性能与其尺寸大小、结构形貌有很大关系,因此研究纳米材料的可控合成对调控材料的性能、拓展材料的应用范围具有非常重要的意义。而要实现纳米材料可控合成的关键则在于探索出不同形貌的纳米材料的制备工艺,获取其生长过程的详细信息,并揭示出其生长机理。本论文以CdS纳米材料作为研究对象,分别在三个不同的体系中,通过选择不同的原料以及调节体系的各种参数而成功合成了一系列具有典型形貌的CdS纳米材料,并对所得不同形貌的CdS纳米材料的生长过程、机理以及性质进行了研究。在水-乙二醇体系中,分别以醋酸镉和硫化钠或醋酸镉和硫脲作为原料,在室温下成功合成了类球状CdS纳米晶和CdS纳米空心球。通过微量热法并结合荧光光谱和扫描电镜等分析手段,再现了类球状CdS纳米晶和CdS纳米空心球的原位生长过程,并得到了其生长机理。根据微量热曲线,成功地获得了类球状CdS纳米晶生长过程的热焓值、反应速率常数、活化能变等热动力学信息。与此同时,结合微量热法,还成功地计算出了CdS纳米空心球的标准摩尔生成焓。在TritonX-100/正辛醇/环己烷/水的微乳体系中,以醋酸镉和硫脲为原料,通过调节体系参数,在不同的反应物浓度、水与表面活性剂的物质的量之比的条件下,室温合成了CdS纳米管和橄榄状CdS纳米材料。并采用微量热法对其生长过程进行了原位研究,探讨了其形成机理。同时,以橄榄状CdS纳米材料的合成条件作为参照,详细地研究了反应物浓度、水与表面活性剂的物质的量之比对产物形貌的影响。此外,采用紫外可见分光光度计和荧光光度计对CdS纳米管的光学性质进行了研究,较强的荧光强度显示出了CdS纳米管具有较好的发光性能。再以醋酸镉和硫化钠作为原料,成功制备出了尺寸均匀、分散性好、边长约为100nm的CdS纳米立方体。在Tween-80/正戊醇/环己烷/水的微乳体系中,以氯化镉和硫化钠作为原料,室温下成功制备出两端带凹槽的CdS纳米长方体,并对其形貌进行了透射电镜表征。该产物的形貌较为特殊,其形成机理和性质有待进一步研究。本研究系统地探索了室温液相法合成CdS纳米材料的制备工艺,并首次采用微量热法对不同形貌CdS纳米材料的生长过程进行了研究,为纳米材料的可控合成提供了重要的参考信息,将进一步推动CdS纳米材料的开发和应用。
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