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)異的物理和化學性能，在光電磁納米器件和生物醫(yī)學等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。材料的化學物質(zhì)組成與微結(jié)構(gòu)特征決定了材料的物理化學性質(zhì)，如何在合成過程中實現(xiàn)對納米材料的晶體結(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)用還遠遠滯后。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)，實現(xiàn)對它們晶體結(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、磁學等性質(zhì)之間的關(guān)系，開拓材料新的應(yīng)用潛力，是一項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)、生長機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，對最終材料的晶相、形貌和尺寸都存在著一定的影響。進一步研究了不同長徑比的二硒化錳納米棒的微波吸收性能，發(fā)現(xiàn)長徑比大的二硒化錳納米棒在最大反射損耗強度和有效吸收帶寬這兩方面的表現(xiàn)都優(yōu)于長徑比小的納米

4、棒。
　　二硒化鈷三維多級微納結(jié)構(gòu)的制備與微波吸收性能。通過溶劑熱法，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微納結(jié)構(gòu)，平均直徑在1～2μm，該多級結(jié)構(gòu)是由大量相互交錯的納米帶或納米片組裝而成。詳細考察了不同的反應(yīng)條件對二硒化鈷三維多級結(jié)構(gòu)尺寸、形貌、晶體結(jié)構(gòu)及其微波吸收性能的影響。在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，重點研究了雙表面活性劑對形成二硒化鈷三維多級微納結(jié)構(gòu)的作用機理。對

5、比了不同二硒化鈷三維多級結(jié)構(gòu)和一維納米片狀結(jié)構(gòu)的反射損耗，發(fā)現(xiàn)毛線團狀的二硒化鈷三維多級結(jié)構(gòu)確實表現(xiàn)出更優(yōu)異的吸波性能，最高反射損耗達到-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，首次實現(xiàn)對纖鋅礦硒化錳納米晶的可控合成。成功制備得到對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纖鋅礦硒化錳晶面的選擇性吸

6、附作用及反應(yīng)時間、溫度、濃度等因素對調(diào)節(jié)產(chǎn)物形狀起到了至關(guān)重要的作用。特別是，運用了先進的電鏡表征技術(shù)，如透射電鏡三位重構(gòu)技術(shù)和原子級分辨的電子能量損失譜，對硒化錳納米晶的微結(jié)構(gòu)、晶面缺陷和生長機理進行了詳細的探索和分析。磁性測試發(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)體中加入強還原劑三乙基硼氫化鋰對

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，可以得到無晶面缺陷和有晶面缺陷的二碲化錳納米顆粒。對二碲化錳納米晶的合成條件進行了充分探索，發(fā)現(xiàn)錳碲比、反應(yīng)溫度和時間對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。運用原子級分辨的電子能量損失譜，詳細分析了二碲化錳納米晶的晶面缺陷和生長機理?；诿芏确汉碚摰牟牧夏M軟件Wien2k和Castep，進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