多元硫化物納米結(jié)構(gòu)的控制合成及其性能研究.pdf

1、本論文旨在發(fā)展多元硫?qū)倩衔锊牧虾?jiǎn)單的控制合成方法。在傳統(tǒng)化學(xué)液相合成方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的合成路線,制備了相應(yīng)的三元硫化物和四元硫化物,并對(duì)產(chǎn)物的形貌、物相、結(jié)構(gòu)及其性能等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,本論文主要內(nèi)容分為三個(gè)部分,分別如下:
　　1.發(fā)展溶劑熱技術(shù),以尖晶石結(jié)構(gòu) In3-xS4作為前驅(qū),使用不同的銅源和配位劑分別制備了亞穩(wěn)相閃鋅礦結(jié)構(gòu)和纖鋅礦結(jié)構(gòu) CuInS2,以及尖晶石結(jié)構(gòu)CuIn5S8納米晶。實(shí)驗(yàn)證明,酸堿條件是合成

2、閃鋅礦結(jié)構(gòu)CuInS2納米晶的關(guān)鍵因素,而十二硫醇(DDT)的還原能力是合成纖鋅礦結(jié)構(gòu) CuInS2的關(guān)鍵因素。由于油胺和油酸(OA-OLA)的混合導(dǎo)致配位劑絡(luò)合能力的降低,這在尖晶石結(jié)構(gòu) CuIn5S8的合成中起到了重要作用,同時(shí)也導(dǎo)致了納米晶的尺寸更大一點(diǎn)。UV-Vis-NIR吸收光譜結(jié)果證明,所制備出的閃鋅礦、纖鋅礦、以及尖晶石結(jié)構(gòu)的 Cu-In-S納米晶在全部可見(jiàn)光區(qū)域展現(xiàn)出了較寬的吸收帶,它們的帶隙分別為1.55、1.54、1

3、.51 eV,材料的光吸收性質(zhì)表明,所制備Cu-In-S材料在薄膜太陽(yáng)能電池中具有潛在的應(yīng)用前景。
　　2.以溶劑熱法為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了溶劑熱分離體系,進(jìn)一步發(fā)展了多元硫化物的合成方法。利用銅基底上生長(zhǎng)的 Cu(OH)2一維納米陣列為前驅(qū),以硫代乙酰胺為硫源,在三乙二醇媒介中,通過(guò)自行設(shè)計(jì)的溶劑熱分離體系,制備了纖鋅礦結(jié)構(gòu)CuInS2空心球薄膜。實(shí)驗(yàn)表明,氯化銦的用量對(duì)產(chǎn)物的最終形貌起決定性作用,同時(shí),一維納米陣列結(jié)構(gòu)以及分離體系均對(duì)產(chǎn)

4、物的最終形態(tài)具有重要影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,探討了CuInS2空心球可能的形成機(jī)理。UV-Vis吸收光譜呈現(xiàn)了一個(gè)從全部可見(jiàn)光到近紅外區(qū)域的寬吸收,從而得出所得纖鋅礦結(jié)構(gòu)CuInS2樣品的帶隙是1.53 eV,該值與太陽(yáng)能電池中的能帶非常匹配。
　　3.發(fā)展了回流法制備多元硫化物。用簡(jiǎn)單的溶液回流法成功制備了具有理想化學(xué)計(jì)量比的四元硫化物。X射線衍射(XRD)分析表明樣品具有單斜輝銻鉛銀礦型結(jié)構(gòu)。X射線光電子能譜儀(XPS)和能量色散